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A<,2>B型镁基贮氢合金,由于其贮氢容量高、资源丰富、价格低廉等优点已受到人们的重视并开展了大量研究。为了能使镁基贮氢合金投入使用,降低镁基贮氢合金的生产成本和提高合金的电化学性能成为贮氢合金研究的主要方向。目前研究的重点是如何提高合金的电化学循环稳定性。本文旨在通过合金成分的优化调整,同时结合适当的球磨工艺,改善镁基贮氢合金的循环稳定性,制备出综合性能优异的镁基贮氢合金电极材料。
本文主要应用机械合金化的方法制备Mg<,2>Ni系贮氢合金,用开口式三电极系统测试合金的电化学性能,用XRD分析了合金的相组成及相结构,用SEM和TEM观察了合金的微观组织形貌,用TEM观察了合金的形貌并用SAD确定其晶态。全面研究了合金制备工艺、微观结构与其电化学性能的联系,得到如下一些主要结论:
1.综合研究了Mg<,2>Ni机械合金化合金的微观结构及电化学性能。结果表明:在非真空和没有保护气的条件下球磨,得到的Mg<,2>Ni贮氢合金也可以具有良好的活化性能及较高的贮氢容量,随着球磨时间的增加,容量也相应增加,当球磨30小时时的容量可达482.75mAh/g,但在碱液中的氧化腐蚀使其电化学容量衰退很快。
2.对机械合金化Mg<,2-x>Zr<,x>Ni(x=0.15,0.3,0.45,0.6)合金的微观结构及电化学性能研究结果表明:机械合金化导致的颗粒细化和非晶相的形成对改善合金的活化性能是有利的,但却使放电容量不同程度下降。Zr含量的增加对合金形成非晶相是有利的,同时非晶的形成与球磨时间也有一定关系,球磨时间越长非晶形成的量就越多。合金失效的重要原因是电化学循环过程中合金的表面腐蚀氧化而不是粉化的发生。
3.对于机械合金化MgNi<,2.5-x>(X=0,0.5,1,1.5)合金非化学计量比的研究表明:Mg含量的多少对活化没有影响,放电容量均随着Mg含量的增加而增加。Mg含量的增加对改善合金的循环寿命稳定性是不利的,循环前后合金中多了Mg(OH)<,2>,而合金的粉化程度并不明显,说明该合金失效的机理主要是氧化腐蚀形成了消极的Mg(OH)<,2>所致。