论文部分内容阅读
开发新型的高容量、长寿命以及高倍率性能的负极材料是现阶段发展镍氢电池的重点之一。La-Mg-Ni系AB3型储氢合金具有高容量、活化性能好等特点，被广泛应用于镍氢电池的负极材料。但是，AB3型负极材料的循环性能以及高倍率性能还需进一步的改善。本文通过多元合金化（特别是Sm元素的添加），石墨烯的添加和采用两种球磨方式（包括摆振式球磨以及介质阻挡放电等离子体球磨）等手段对AB3型储氢合金的性能进行改善。此外，Mg2Ni储氢合金作为新型镍氢电池负极材料被广泛地研究，因此本文还采用等离子体辅助球磨方法制备了Mg2NiH4储氢合金，为镍氢电池负极材料的制备提供新的思路和新的方法。本文采用多元合金化的方法制备了一系列ABx（x=2.84.2）储氢合金，其中A侧采用Sm、Mg替代La，B侧采用Co、Al替代Ni，并研究了替代元素以及不同化学计量比对合金电化学性能的影响。研究表明，添加Sm元素易于形成Sm2Co7相，轴比提高，LaNi5相含量提高。Sm的添加能提高合金的韧性，进而抑制了合金的粉化；Co在合金表面以金属形式存在，提高了合金的表面活性，使氢原子的扩散速率提高了；LaNi5相也有利于提高合金的活性。研究结果表明具有高Sm中Co的AB3.0合金的综合电化学性能较好，在1750mA/g的电流密度下循环85次后放电容量仍有288mAh/g；在700mA/g电流密度下，其HRD值高达88.1%，高倍率放电性能优异。为了进一步提高优选出的AB3.0合金的高倍率性能，本研究采用添加石墨烯以及球磨的方法，对其电化学性能尤其是高倍率放电能力的影响及作用机理进行了探讨。研究结果表明，经过球磨后AB3.0合金的轴比c/a减小，使合金在大电流放电电流密度下的放电容量在300mAh/g以上。其循环性能和高倍率性能都得到显著的提高，在1750mA/g（约5C）放电电流密度下，HRD值仍然可达到89.6%。本文采用介质阻挡放电等离子体球磨的方法制备了Mg2NiH4合金。研究表明，采用介质阻挡放电等离子体球磨制备的储氢合金在相同的球磨时间内晶粒尺寸细化明显，比未球磨或其它球磨方式球磨后的晶粒尺寸有着大幅度的减小，提高了球磨效率。球磨后的储氢合金的动力学性能显著提高，为镍氢负极材料的制备提供了新的思路和新的方法。