1.一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述镁氮气电池的结构为依次叠
加正极、隔膜、电解液和负极,其中:
正极为空气电极,气体源为氮气;
正极催化剂材料为碳纳米管、二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)、石墨烯或二维过渡金属硼化物(MBenes)中的一种或者多种;
隔膜为玻璃纤维膜、聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜和聚乙烯膜中的一种或者多种;
电解液由双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺镁与氯化镁双盐混合物溶解在混合醚中制得;
负极采用纯镁箔或者镁合金箔中的一种。
2.根据权利要求1所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:S1:正极的制备,按照催化剂:导电剂:粘结剂=4:5:1的质量比准确称取粉末,然后在研钵中加入分散剂研磨成均匀浆料,用自动涂膜机将均匀浆料涂在碳纸上,在110‑120℃真空干燥箱中干燥12‑24h,再将干燥的极片放入油压机压平,裁成直径12mm的电极片,得到最终的正极片;
S2:电解液的配制,将一定量四氢呋喃与其他醚混合,按照体积比为(0.1‑1):(0‑0.9)进行混合,接着将充分干燥的双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺镁与氯化镁的双盐混合物按照摩尔比为1:(0.5‑2)溶解于混合醚中,磁力搅拌反应24‑48h至溶液澄清,得到待用电解液,其电解质的摩尔浓度范围为0.5‑3M。
3.根据权利要求2所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述S1步骤中的催化剂包括二维过渡金属碳/氮化物(MXenes),所述二维过渡金属碳/氮化物包括Ti3C2Tx、V2CTx、Nb2CTx、Ta4C3Tx、Ti2CTx、Mo2CTx、Cr2CTx、Zr3C2Tx、Hf3C2Tx、Mo2Ti2C3Tx、Ti3CNTx中的一种,其中Tx代表表面终端基团。
4.根据权利要求2所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述S1步骤中的催化剂包括二维过渡金属硼化物(MBenes),所述二维过渡金属硼化物包括Mo4/3B2‑xTx、Cr2B2Tx、Fe2B2Tx、Mo2B2Tx、W2B2Tx、Au2BTx、Nb5B2Tx、Nb3B4Tx、Ta3B4Tx、V3B4Tx中的一种,其中Tx代表表面终端基团。
5.根据权利要求2所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述S1步骤中的导电剂为乙炔黑和科琴黑中一种或两种任意比例的混合物。
6.根据权利要求2所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述S1步骤中的粘结剂为聚偏二氟乙烯,所述S1步骤中的分散剂为N‑甲基吡咯烷酮。
7.根据权利要求2所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述S2步骤中的其他醚类为二甲醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的一种或几种;当采用的醚类为超过两种,比例均等。
8.根据权利要求1所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述负极片包括镁合金箔,所述镁合金箔中的合金元素为铝、锌、锰、硅、钙、银、铜、镍、稀土元素等中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述一种可充电镁氮气电池的制备方法,其特征在于,所述镁合金箔中的合金元素为稀土元素,所述稀土元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪。
10.一种权利要求1‑9任意一项所述制备方法得到的可充电镁氮气电池的应用,其特征在于,包括以下步骤:将正极、隔膜、电解液、负极在氩气保护的手套箱内组装成电池,手套箱内的水和氧含量维持在小于0.1ppm,将电池装入气体电池测试容器,容器上设置有一个通气口和出气口,将两个气口密封后取出手套箱;之后利用通气口,向容器中通入氮气,以置换容器中原有的氩气;为保证电解液对电极片充分浸润,组装好的电池需静置8‑10h。