AB5-Mg2Ni及AB5-CNTs復(fù)合儲氫合金的制備、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能.pdf

1、隨著鎳氫電池的迅速發(fā)展，現(xiàn)代市場對研制綠色環(huán)保、價格低廉、具有高性能的儲氫材料提出了更高的要求。目前AB5型稀土儲氫合金仍是我國鎳氫電池的主要負極材料，然而已商業(yè)化的AB5型儲氫合金因放電容量低、成本高，越來越無法適應(yīng)現(xiàn)代市場對其提出的要求。為了進一步提高AB5型儲氫合金的性價比，本文將AB5型稀土儲氫合金MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3分別與高理論儲氫容量的Mg2Ni合金和有豐富比表面積的CNTs混合制備AB5/Mg2

2、Ni及AB5/CNTs復(fù)合儲氫合金，并對其結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能進行系統(tǒng)研究，得到了一些重要結(jié)論。
　　為了確定電極片壓制時的最佳成型壓力，本文首先研究了電極片壓制時成型壓力對AB5/Mg2Ni復(fù)合合金電極電化學(xué)性能的影響，研究結(jié)果表明:成型壓力為11ton時，合金電極具有最佳的電化學(xué)性能。
　　為了進一步提高Mm(NiCoMnAl)5/5wt.％Mg2Ni復(fù)合合金的電化學(xué)性能，對其進行了退火處理、快淬處理以及快淬+晶化處理，分別

3、研究了退火溫度、快淬速度和晶化溫度對復(fù)合合金結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能的影響規(guī)律與機制。對Mm(NiCoMnAl)5/5wt.％Mg2Ni復(fù)合合金退火處理的研究中發(fā)現(xiàn)，鑄態(tài)復(fù)合合金由LaNi5相和少量的Mg2Ni相組成。退火溫度為1023K時，合金中除了LaNi5主相外，還出現(xiàn)了(La，Mg)Ni3新相。電化學(xué)分析表明，復(fù)合合金的最大放電容量、放電平臺特性和高倍率放電性能隨退火溫度的升高呈現(xiàn)出先增強后減弱的變化規(guī)律，其中退火溫度為1023K時，合

4、金電極的最大放電容量、放電平臺特性和高倍率放電性能均達到最佳，這與合金中形成的(La，Mg)Ni3新相有關(guān)。對Mm(NiCoMnAl)2/5wt.％Mg2Ni復(fù)合合金快淬處理的研究中發(fā)現(xiàn)，快淬使復(fù)合合金形成了多相結(jié)構(gòu)，除了合金中原有的LaNi5主相和少量Mg2Ni相外，還形成了LaNi3和La2Ni3新相。同時，隨著快淬速度的增加，LaNi5相衍射峰強逐漸減弱并伴有部分衍射峰消失，Mg2Ni相衍射峰消失，而新相LaNi3衍射峰先增強后減

5、弱。電化學(xué)分析表明，合金電極的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性均隨快淬速度的增加先提高后下降，當快淬速度為15m/s時合金電極具有最大的放電容量，快淬速度為20m/s時具有最佳的循環(huán)穩(wěn)定性。對快淬態(tài)Mm(NiCoMnAl)5/5wt.％Mg2Ni復(fù)合合金晶化處理的研究中發(fā)現(xiàn)，晶化后的合金由LaNi5主相和少量LaNi3相組成。電化學(xué)性能測試表明，與晶化前相比合金晶化處理后的放電容量有所下降，而合金的循環(huán)穩(wěn)定性均有明顯改善。
　　最后，為了充分

6、發(fā)揮碳納米管CNTs獨特空心管狀結(jié)構(gòu)對氫的吸附和儲存能力，將碳納米管CNTs作為Mm(NiCoMnAl)5合金電極制備的導(dǎo)電劑，研究了不同球磨時間下碳納米管CNTs導(dǎo)電劑對Mm(NiCoMnAl)5合金電極的電化學(xué)性能;同時采用機械合金化法制備Mm(NiCoMnAl)5/10wt.％CNTs復(fù)合合金，研究了機械球磨時間對Mm(NiCoMnAl)5/10wt.％CNTs復(fù)合合金結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。在Mm(NiCoMnAl)5合金中添加

7、不同球磨時間的碳納米管CNTs導(dǎo)電劑的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著CNTs球磨時間的增大，合金電極的最大放電容量、放電性能及循環(huán)穩(wěn)定性均呈現(xiàn)出先提高后減弱的變化規(guī)律。當CNTs球磨時間為2h時，合金電極的最大放電容量達到最大。在對Mm(NiCoMnAl)5/10wt.％CNTs復(fù)合合金的研究中發(fā)現(xiàn)，復(fù)合合金的XRD由LaNi5相特征峰和純CNTs的特征衍射峰組成。隨球磨時間的增大，LaNi5相的衍射峰明顯變寬，而CNTs的衍射峰逐漸消失。電化學(xué)性能