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本文首先综述了近年来国内外在Mg-Ni系贮氢电极合金方面的研究进展,并在此基础上,确定以非晶态Mg-Ni系合金为研究方向。本文首先熔炼制备了铸态三元合金Mg2Ni0.95Sn0.05,然后通过添加Ni粉进行机械球磨制备了Mg2Ni0.95Sn0.05+x wt%Ni非晶合金体系,并结合合金的非晶度和颗粒大小,从Ni添加量和球磨条件两个方面对其相结构和电化学性能进行了研究。然后进一步添加炭纳米粉、碳纳米管(CNT)进行机械球磨复合,以期在大容量的基础上获得更好的循环稳定性能。研究结果表明: (1) 铸态Mg2Ni0.95Sn0.05合金容量极低,最大放电容量仅为16mAh/g,球磨以后容量仍无明显提高。添加适量的Ni粉球磨,可以显著提高合金容量。随Ni粉添加量x的增加,合金的最大放电容量先增后减,在x=75时达到最大值625.6mAh/g;合金的循环稳定性能不断提高,到x=125时,10次循环后容量的保持率达到最大值70.6%。随着球磨时间t的延长,合金的最大放电容量不断增加,t=200h时达到670.1mAh/g;合金的循环稳定性先增后减,在t=100h时,10次循环后的容量保持率达到最大值64.7%。微结构分析结果表明,添加Ni粉具有促进镁基合金非晶形成的作用,随着球磨时间延长,合金颗粒变细,非晶度逐渐提高,并达到一稳定值,继续增加球磨时间,则颗粒变大。球磨时间短时,非晶度对电化学性能的影响起主要作用,球磨时间长时,颗粒大小对电化学性能的影响起主要作用。在上述实验结果的基础上,选取球磨200h的Mg2Ni0.95Sn0.05+75%Ni非晶体系作为复合研究对象。 (2) 添加适量的炭纳米粉可以提高合金的放电容量,但对合金的循环稳定性无促进作用。随着炭纳米粉添加量y的增加,合金最大放电容量先增后减,y=10时,达到最大值726.8mAh/g;添加少量的炭纳米粉,合金的循环稳定性变化不大,添加量增加以后,合金的循环稳定性出现下降的趋势,到y=20时,10次循环后的容量保持率降低到20%。循环稳定性的下降,可能与炭纳米粉的加入导致合金颗粒间的粘性下降,从而在循环过程中出现的电极片严重掉粉现象有关。 (3) 添加适量的CNT可以提高合金电极的最大放电容量,改善合金的循坏稳定性。随着CNT添加量z的增加,合金电极的最大放电容量先增后减,z=5时,达到最大值750.3mAh/g;合金电极的循环稳定性有所提高,复合物电极经10次循环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良好的抗腐蚀、导电性以及氢通道的作用,是合金电化学性能提高的直接原因。