添加Ni粉球磨以及納米碳復合對非晶態(tài)鎂基貯氫電極合金電化學性能的影響.pdf

1、本文首先綜述了近年來國內外在Mg-Ni系貯氫電極合金方面的研究進展，并在此基礎上，確定以非晶態(tài)Mg-Ni系合金為研究方向。本文首先熔煉制備了鑄態(tài)三元合金Mg2Ni0.95Sn0.05，然后通過添加Ni粉進行機械球磨制備了Mg2Ni0.95Sn0.05+xwt％Ni非晶合金體系，并結合合金的非晶度和顆粒大小，從Ni添加量和球磨條件兩個方面對其相結構和電化學性能進行了研究。然后進一步添加炭納米粉、碳納米管(CNT)進行機械球磨復合，以期在大

2、容量的基礎上獲得更好的循環(huán)穩(wěn)定性能。研究結果表明： (1)鑄態(tài)Mg2Ni0.95Sn0.05合金容量極低，最大放電容量僅為16mAh/g，球磨以后容量仍無明顯提高。添加適量的Ni粉球磨，可以顯著提高合金容量。隨Ni粉添加量x的增加，合金的最大放電容量先增后減，在x=75時達到最大值625.6mAh/g；合金的循環(huán)穩(wěn)定性能不斷提高，到x=125時，10次循環(huán)后容量的保持率達到最大值70.6％。隨著球磨時間t的延長，合金的最大放電容

3、量不斷增加，t=200h時達到670.1mAh/g；合金的循環(huán)穩(wěn)定性先增后減，在t=100h時，10次循環(huán)后的容量保持率達到最大值64.7％。微結構分析結果表明，添加Ni粉具有促進鎂基合金非晶形成的作用，隨著球磨時間延長，合金顆粒變細，非晶度逐漸提高，并達到一穩(wěn)定值，繼續(xù)增加球磨時間，則顆粒變大。球磨時間短時，非晶度對電化學性能的影響起主要作用，球磨時間長時，顆粒大小對電化學性能的影響起主要作用。在上述實驗結果的基礎上，選取球磨200h

4、的Mg2Ni0.95Sn0.05+75％Ni非晶體系作為復合研究對象。 (2)添加適量的炭納米粉可以提高合金的放電容量，但對合金的循環(huán)穩(wěn)定性無促進作用。隨著炭納米粉添加量y的增加，合金最大放電容量先增后減，y=10時，達到最大值726.8mAh/g；添加少量的炭納米粉，合金的循環(huán)穩(wěn)定性變化不大，添加量增加以后，合金的循環(huán)穩(wěn)定性出現(xiàn)下降的趨勢，到y(tǒng)=20時，10次循環(huán)后的容量保持率降低到20％。循環(huán)穩(wěn)定性的下降，可能與炭納米粉的加

5、入導致合金顆粒間的粘性下降，從而在循環(huán)過程中出現(xiàn)的電極片嚴重掉粉現(xiàn)象有關。 (3)添加適量的CNT可以提高合金電極的最大放電容量，改善合金的循環(huán)穩(wěn)定性。隨著CNT添加量z的增加，合金電極的最大放電容量先增后減，z=5時，達到最大值750.3mAh/g；合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性有所提高，復合物電極經(jīng)10次循環(huán)后的容量保持率都在54％左右，相比原合金的容量保持率要高出13％左右。CNT良好的抗腐蝕、導電性以及氫通道的作用，是合金電化學性