KCl-LiCl-MgCl2熔盐体系中共电沉积制备Mg-Li合金及理论分析
Prepartion and Theory Analysis of Mg-Li Alloys via Codeposition in KCl-LiCl-MgCl2 Melts
作者单位
颜永得 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨 150001 
张密林 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨 150001 
韩 伟 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨 150001 
薛 云 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨 150001 
何立义 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨 150001 
陈 增 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨 150001 
唐定骧 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨 150001 
摘要: 在670 ℃的KCl-LiCl-MgCl2熔盐体系中通过共电沉积方法制备了Mg-Li合金,并进行了理论分析。循环伏安表明:670 ℃时,锂在镁上(镁预先沉积到钼丝上)的欠电位沉积形成了液态的Mg-Li合金;当MgCl2质量分数为10%时,出现了Mg-Li合金成核。极化曲线表明:在含有5% MgCl2的熔盐中,MgCl2的极限电流密度为0.35 A·cm-2,超过此值时,Mg和Li就能产生共电沉积。对沉积物进行X射线衍射和电感耦合等离子体发射光谱(ICP)分析表明:通过恒电流电解得到了3种不同相的Mg-Li合金。在电流密度为6.21 A·cm-2电解2 h条件下,只有当MgCl2质量分数小于10%时,才能得到Mg-Li合金。并通过Nernst和浓差极化方程讨论了MgCl2浓度对于Mg-Li合金形成的影响。Mg-Li合金中锂的含量能够通过熔盐中的MgCl2浓度配比和电解参数来控制。实验证明这种直接从原料入手,通过共电沉积制备Mg-Li合金的新方法是可行的。
关键词: 镁锂合金  KCl-LiCl-MgCl2  熔盐  共沉积  循环伏安
基金项目: 
Abstract: Preparation and theory analysis of Mg-Li alloys are discussed by codeposition from KCl-LiCl-MgCl2 melts at 670 ℃. Underpotential deposition (UPD) of lithium on pre-deposited magnesium leads to a formation of liquid Mg-Li alloys at 670 ℃, and nucleation of Mg-Li alloys is involved in the electrodeposition process in KCl-LiCl with 10wt% MgCl2 from cyclic voltammograms. Polarization curve shows that the codepositon of Mg and Li happens when the current indensity exceeds about 0.35 A·cm-2 (value of limited current density of MgCl2) in KCl-LiCl melts containing 5wt% MgCl2. X-ray diffraction and inductively coupled plasma analysis of the deposits indicate three kinds of phases Mg-Li alloys are obtained via galvanostatic electrolysis. Under the electrolytic condition of 6.21 A·cm-2 for 2 h, only when MgCl2 concentration is lower than 10wt%, can Mg-Li alloys be obtained. The effects of MgCl2 concentration on formation of Mg-Li alloys were discussed via Nernst and concentration polarization equations. And the lithium contents of Mg-Li alloys could be controlled by MgCl2 concentration and the electrochemical parameters. The method in this work for the preparation of Mg-Li alloy by co-deposition Mg and Li directly from raw materials was proved to be feasible.
Keywords: Mg-Li alloys  KCl-LiCl-MgCl2  Molten salt  codeposition  cyclic voltammetry
 
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颜永得,张密林,韩 伟,薛 云,何立义,陈 增,唐定骧.KCl-LiCl-MgCl2熔盐体系中共电沉积制备Mg-Li合金及理论分析[J].无机化学学报,2008,24(6):902-906.
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