MG-Ni-Pr塊體非晶合金的晶化轉變和電化學性能研究.pdf

1、Mg-Ni基非晶合金具有較好的吸放氫動力學性能和較高的儲氫容量等優(yōu)異特點，是一種極具應用價值的Ni/MH電池負極材料。本文在詳細綜述國內外Mg-Ni非晶儲氫合金研究成果的基礎上，以具有高非晶形成能力的Mg-Ni-Pr基塊體非晶合金為研究對象，結合實驗室的具體情況，采用銅模噴鑄法制備出了Mg-Ni-Pr非晶合金。借助XRD、SEM、DSC等材料分析方法以及Land測試系統(tǒng)、電化學P-C-T測試系統(tǒng)等電化學測試技術研究了Mg-Ni-Pr非晶

2、合金電極在充放電過程中的微觀結構轉變、電化學性能和相應的電化學儲氫性能。在此基礎上，進一步研究了Ag元素替代Mg對Mg-Ni-Pr非晶儲氫合金電化學性能的影響規(guī)律。本研究主要內容包括：
　　 ⑴利用球磨后的Mg-Ni-Pr非晶合金作為儲氫合金材料，研究了球磨時間對Mg65Ni21Pr14非晶儲氫合金電化學性能的影響規(guī)律，發(fā)現球磨8h合金電極的放電容量為418.4mAh/g，經過20次充放電循環(huán)后其容量保持率為90.37％。在非晶

3、合金電極的充放電循環(huán)過程中，大量非晶相的存在使其保持了較高放電容量和良好循環(huán)穩(wěn)定性。合金的XRD與SEM分析結果顯示，Mg65Ni21Pr14合金顆粒經過長時間球磨后，仍能保持非晶結構，合金顆粒形狀為多角形或不規(guī)則形狀，并有變成球狀的趨勢;隨著充放電循環(huán)的進行，合金的非晶結構逐漸發(fā)生晶化轉變而生成Mg2NiH4、Mg2Ni和Mg(OH)2等晶體相，這也是Mg-Ni-Pr非晶儲氫合金容量衰減的主要原因。
　　 ⑵通過簡單的電化學方

4、法測定了Mg65Ni21Pr14非晶儲氫合金的平衡壓-組成-溫度(P-C-T)曲線，結果表明Mg65Ni21Pr14非晶合金電極的放電電壓介于-0.85～-1.0V之間，在0～300 mAh/g之間有一個比較明顯的放電平臺;電極在298K下最大放電容量時的放氫平臺介于0.01MPa與0.1MPa之間，最大放氫量達到1.6148％。
　　 ⑶DSC分析表明，Ag元素添加降低了Mg-Ni-Pr合金的液相線溫度T1和熔化開始溫度Tm;

5、在10K/min，20K/min，40K/min，60K/min，80K/min升溫速度下連續(xù)加熱過程中，非晶合金Mg62Ni21Pr14Ag3有三個明顯的放熱峰，說明該非晶合金的晶化過程分三步完成;隨著升溫速率從10K/min升高到80K/min，Tg、Tx、Tp1、Tp2、Tp3五個特征溫度均向高溫區(qū)移動，其過冷液相區(qū)的寬度也逐漸增大。
　　 ⑷電化學研究表明，Ag元素的適量添加可明顯改善Mg65Ni21Pr14非晶合金電極