AB5-Mg2Ni及AB5-CNTs復(fù)合儲(chǔ)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(chǎng)對(duì)研制綠色環(huán)保、價(jià)格低廉、具有高性能的儲(chǔ)氫材料提出了更高的要求。目前AB5型稀土儲(chǔ)氫合金仍是我國(guó)鎳氫電池的主要負(fù)極材料，然而已商業(yè)化的AB5型儲(chǔ)氫合金因放電容量低、成本高，越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)對(duì)其提出的要求。為了進(jìn)一步提高AB5型儲(chǔ)氫合金的性價(jià)比，本文將AB5型稀土儲(chǔ)氫合金MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3分別與高理論儲(chǔ)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(chǔ)氫合金，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能進(jìn)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(shí)的最佳成型壓力，本文首先研究了電極片壓制時(shí)成型壓力對(duì)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(shí)，合金電極具有最佳的電化學(xué)性能。
　　為了進(jìn)一步提高M(jìn)m(NiCoMnAl)5/5wt.％Mg2Ni復(fù)合合金的電化學(xué)性能，對(duì)其進(jìn)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(duì)復(fù)合合金結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能的影響規(guī)律與機(jī)制。對(duì)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(shí)，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(tái)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(qiáng)后減弱的變化規(guī)律，其中退火溫度為1023K時(shí)，合

4、金電極的最大放電容量、放電平臺(tái)特性和高倍率放電性能均達(dá)到最佳，這與合金中形成的(La，Mg)Ni3新相有關(guān)。對(duì)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(shí)，隨著快淬速度的增加，LaNi5相衍射峰強(qiáng)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(qiáng)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(dāng)快淬速度為15m/s時(shí)合金電極具有最大的放電容量，快淬速度為20m/s時(shí)具有最佳的循環(huán)穩(wěn)定性。對(duì)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(cè)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(dú)特空心管狀結(jié)構(gòu)對(duì)氫的吸附和儲(chǔ)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(shí)間下碳納米管CNTs導(dǎo)電劑對(duì)Mm(NiCoMnAl)5合金電極的電化學(xué)性能;同時(shí)采用機(jī)械合金化法制備Mm(NiCoMnAl)5/10wt.％CNTs復(fù)合合金，研究了機(jī)械球磨時(shí)間對(duì)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(shí)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(shí)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(dāng)CNTs球磨時(shí)間為2h時(shí)，合金電極的最大放電容量達(dá)到最大。在對(duì)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(shí)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