НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Магний-воздушная батарея повышенной мощности для заряда свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов

СПИСОК АВТОРОВ:
Жук А.З., Беляев Г.Е., Бородина Т.И., Киселева Е.А., Школьников Е.И., Туганов В.Н., Вальяно Г.Е.

СПИСОК АВТОРОВ (С РАСШИФРОВКОЙ):
Жук Андрей Зиновьевич, Беляев Григорий Евгеньевич, Бородина Татьяна Ивановна, Киселева Елена Александровна, Школьников Евгений Иосифович, Туганов Виктор Николаевич, Вальяно Георгий Евгеньевич

DOI:
https://doi.org/10.33849/2024108

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
9 ноября 2023 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
13

ГОД:
2024

СТРАНИЦЫ:
46-55

РУБРИКА:
Разное / Междисциплинарные проблемы

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
металлические энергоносители; Mg-воздушная батарея; фарадеевская эффективность магниевого анода; солевой электролит; сильные комплексообразователи

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 620.93

АННОТАЦИЯ:
Магний-воздушные топливные элементы обладают высокой теоретически достижимой плотностью энергии. Использование экологически чистого солевого электролита и доступных, серийно выпускаемых магниевых сплавов обуславливает технико-экономическую эффективность, безопасность и простоту эксплуатации Mg-воздушных батарей. Однако практическое применение Mg-воздушных батарей ограничено из-за поляризации магниевых анодов и низкой фарадеевской эффективности. В данном исследовании мы изучили возможность создания Mg-воздушной батареи повышенной мощности с солевым электролитом. В конструкции Mg-воздушной батареи использованы инженерные решения, разработанные для Al-воздушной батареи со щелочным электролитом. Для увеличения удельной мощности магний-воздушной батареи предложено снизить ее внутреннее сопротивление за счет использования концентрированного электролита NaCl.  mbox{Иссле}довались разрядные характеристики промышленного магниевого сплава МА2-2 (российский аналог сплава AZ31) в электролите NaCl с концентрацией 3.5, 10 и 15 масс. % при плотностях тока 40--120~мА/см$^2$. Применение пятнадцатипроцентного водного раствора NaCl обеспечило увеличение мощности в 1.8 раза относительно батареи с электролитом~--- 3.5 масс. % NaCl.  mbox{Также} было изучено влияние на разрядные характеристики анодного сплава небольшой добавки в электролит сульфосалициловой кислоты. Проведено сравнение энергетических характеристик Mg-воздушной батареи с характеристиками Al-воздушной батареи со щелочным электролитом.

TITLE:
Magnesium air battery of increased power for charging lead acid and lithium ion batteries

AUTHORS:
Zhuk A.Z., Belyaev G.E., Borodina T.I., Kiseleva E.A., Shkolnikov E.I., Tuganov V.N., Valiano G.E.

KEYWORDS:
metal energy carriers; Mg-air battery; Mg anode efficiency; salt electrolyte; strong complexing agents

ABSTRACT:
Mg-air batteries have high theoretical energy density and cell voltage. The use of environment friendly salt electrolyte and commercially available magnesium materials determines Mg-air battery technical and economic efficiency, safe and ease of operation. However, practical application of Mg-air batteries is limited due to the polarization of magnesium anodes and low Faraday efficiency.  In this study, we consider the design of Mg-air battery of increased power with salt electrolyte. Mg-air battery design bases on engineer solutions developed for Al-air battery with alkaline electrolyte. To increase the specific power of the battery, it has been proposed to reduce the internal resistance of the battery by use of a concentrated NaCl electrolyte. We investigated discharge performances of a commercial Mg alloy of AZ31 type in 3.5, 10 and 15 wt.% NaCl electrolyte at current densities of 40-120 mA/cm2. Application of 15 wt. % NaCl electrolyte provided an increase of a battery power by 1.8 times relative to a battery with 3.5 wt. % NaCl electrolyte. The influence of small addition of sulfosalicylic acid into the electrolyte on the discharge performance of anode alloy was studied as well. Energy performance of Mg-air battery are compared with those of the Al-air battery with an alkaline electrolyte.