Mg基和AB5型储氢合金的制备、改性及电化学性能研究

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1、分类号VDC博士学位论文密级l73S63Mg基和AB5型储氢合金的制备、改性及电化学性能研究StudyonthePreparation，ModificationandElectrochemicalPropertiesofMg--basedandABs·-typeHydrogenStorageAlloys作者姓名：黄红霞学科专业：应用化学学院(系、所)：化学化工学院指导教师：黄可龙教授答辩委员会主席中南大学2010年5月原创性声明fIIlll1I／lUlIJIJlllllIIIIIIIIIIIII删Y1722290本人

2、声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。作者签名：些缸宦日期：作者签名：童红型日期：关于学位论文使用授权说明本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手

3、段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。期：龟坦年皇月n日博上学位论文摘要电动汽车用Ni／MH电池的开发，是目前研究的热点。为了提高Ni／MH电池的整体性能，制备高性能的储氢合金负极材料是关键。针对目前作为动力用Ni／MH电池负极活性材料一储氢合金性能方面的某些缺陷，开展了几类储氢合金的分子设计与制备研究，探讨了元素取代、改性处理对合金结构、表面形貌以及电化学性能的影响，以期获得具有优良综合性能的Ni／MH电池负极材料，并为之提供理论和实验依据。本论文包括三个方面的内容，首先是关于Mg基合金的

4、元素取代以及改性方面的研究；其次是关于AB5型合金的改性研究；第三是关于AB，—AB，复合合金的制备、结构和电化学性能研究。首先，针对Mg基合金循环性能差的缺陷，对其进行了元素取代、改性处理。采用机械球磨法制备了M91dTixNi伍=0，0．1，0．2，O．3)合金。研究发现，合金电极的循环稳定性随着Ti含量的增加而升高。同时制备了M90。9Tio．1Nil哨地(M=Co，Mn；x=0，O．1，O．2)合金，当合金中的Ni被Co或者Mn取代后，合金电极的循环性能得到改善。与文献报道相比，Mgo．9Tio．1Nio．9

5、Mno．1电极最大放电容量由131．4mAh／g提高到248．9mAh／g，20次循环后的容量保持率由47．3％提高到67．5％。利用表面包覆和热处理提高Mg基合金电极的循环稳定性。采用机械球磨法制备了MgNi—CoB合金，当包覆CoB后，合金电极的最大放电容量由文献值386．15mAh／g增加到425．8mAh／g，同时电极循环稳定性提高。另外，通过在Ar气保护下，于873K预先热处理，再经机械球磨法制备Mgo．9T砒Ni合金。经过热处理后，电极最大放电容量从229．9mAh／g增加到331．9mAh／g，容量保持

6、率岛。从17．2％提高到59．4％，此研究拓宽了提高Mg基合金循环性能的方法。TiNi系合金对MgNi合金复合的研究鲜有报道，制备的MgNi-TiNio．56Coo．44合金电极的最大放电容量为397．3mAh／g，循环稳定性大大提高，容量保持率＆o为62．4％。其次，针对AB5型MINi3．5Coo．6Mno．4AIo．5合金放电容量不高的缺陷，对其进行了氟处理、催化改性及复合改性。博士学位论文摘要通过真空熔炼法制备AB5型MINi3．5Coo．6Mno．4lo．5合金，首次采用不同含氟溶液对其处理，合金电极最大放

7、电容量从314．8mAh／g增加为325．7mAh／g(NH4F)，326．5mAh／g(LiF)和316．4mAh／g(LiF+KBH4)；容量保持率&o从93．6％提高到96．5％(NH4F)、96．9％(LiF)和97．1％(LiF+KBH4)。采用金属氧化物ZnO和Mn02催化改性MINi3．5Coo．6Mno．4Alo．5合金，电极活化性能提高。MINi3．5Coo．6Mno．4Alo．一wt％ZnO0=0，5，10)合金电极的放电容量从314．8mAh／g伍=O)提高到333．5mAh／g0=5)和341

8、．1mAh／g@=10)。首次利用AB3型合金为改性剂，制备了ABy-AB3复合合金。MINi3．5Coo．6Mllo．410．一、玑％Mmo．89Mgo．iiNi2．97Mno．14Alo．20Coo．540=0，5．10)合金电极的最大放电容量从x=0合金的315mAh／g提高为324．1mAh／g@=5)和324．6mAh／gG=1O)；