《磁場對離子液體中電沉積鋁的作用》是依託東北大學，由王錦霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：磁場對離子液體中電沉積鋁的作用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王錦霞
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
電解鋁工業是最大的熔鹽電化學工業。離子液體中電沉積鋁較傳統鋁電解具有優勢。針對離子液體中電沉積鋁過程存在鋁層鬆散，易脫落，不易厚積、不緻密的問題。根據磁場對電子轉移和極化帶電粒子的作用，本項目提出在氯化1-乙基-3-甲基-咪唑離子液體中電沉積鋁過程引入磁場作用，通過研究磁場對電極界面雙電層行為、電極過程行為和鋁電沉積界面行為的作用機制及調控機理，弄清磁場對離子液體中電沉積鋁界面行為作用機制及調控，為實現離子液體中厚積、緻密的鋁沉積層的強化製備提供理論基礎和技術借鑑，為高效、低能耗、低污染的鋁冶金提供理論借鑑和技術支撐。豐富熔鹽電化學法固相電沉積界面過程的理論。
結題摘要
離子液體中電沉積鋁較傳統鋁電解不但使電解溫度降至室溫，還可減少設備腐蝕和環境污染。但離子液體中電沉積得到的鋁層薄，易脫落，不易厚積，不緻密。根據馬庫斯的“電子轉移理論”，本項目提出在氯化1-乙基-3-甲基-咪唑離子液體中鋁電沉積過程引入磁場進行研究。 項目對[EMIM]Cl-AlCl3離子液體中電沉積鋁進行了研究，通過改變電流密度，沉積時間和施加磁場等方法對鋁沉積層的形貌進行調控，並採用循環伏安、計時電流、交流阻抗、微分電容和恆電流密度沉積等方法研究了磁場對鋁電沉積電極過程、電極界面雙電層行為和電沉積鋁結晶成核的影響，考察了磁場強度、電流和沉積時間對鋁沉積層的影響，通過正交實驗找出了離子液體中電沉積鋁的最佳工藝條件。 研究發現：磁場增大了鋁電沉積電極/離子液體中雙電層電容，提高了電化學電子轉移速率，雙電層變薄，與馬庫斯提出的“電子轉移理論”相符；鋁在玻碳電極、銅電極上的沉積均符合電化學極化控制的三維瞬時成核機理，磁場作用使電沉積鋁更易成核，而且晶核較小；電沉積鋁的影響因素主次順序為磁場強度、電流、沉積時間，合適的工藝條件：在[EMIM]Cl和AlCl3摩爾配比1:2離子液體中，磁場強度36.9mT，電流0.0035A，沉積時間3h，此條件下鋁沉積層緻密，厚度約為78.94μm。 鋁的形貌對其作為鋰離子電池負極材料循環性能有較大影響。離子液體中電沉積鋁具有電流效率高，易操作，可調控產物形貌等優點。在B=60 mT微磁場條件下，以6 mA•cm-2恆電流密度電沉積4 h得到的由多個半球形表面構成的鋁材料電化學性能最佳，在100 mAh•g-1的能量密度，60%的放電深度進行充放電循環條件下，此材料的循環次數為140次。
