la-mg-ni系贮氢合金的表面热碱复合处理毕业论文

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1、La-Mg-Ni系贮氢合金的表面热碱复合处理毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景11.2MH/Ni电池的基本原理简介21.3MH/Ni电池负极材料贮氢合金的发展概况31.4贮氢合金表面修饰的研究现状51.4.1合金表面化学镀处理61.4.2贮氢合金表面的热碱—还原复合处理61.4.3贮氢合金表面的酸处理71.4.4贮氢合金表面的氟化处理81.4.5贮氢合金的其它表面处理方法91.5主要研究内容9第2章实验材料和实验方法112.1实验药品112.2试验设备及材料112.3贮氢合金粉末的修饰122.4合金表面形貌的观察122.5电化学

2、性能测试122.5.1贮氢合金负极片和电池的制备122.5.2电化学性能测试方法132.6动力学性能测试142.6.1贮氢合金负极片和测试电池的制备142.6.2动力学性能测试方法15第3章AB3型贮氢合金热碱-还原复合处理的电化学性能研究18I3.1贮氢合金表面形貌观察183.2贮氢合金的电化学性能分析193.2.1合金电极的活化性能193.2.2合金电极的高倍率放电性能193.2.3合金电极的放电性能203.2.4合金电极的荷电保持率223.2.5合金电极的循环稳定性223.3贮氢合金动力学性能分析233.3.1合金电极的线性极化特性233.3.2合金电

3、极的循环伏安特性243.3.3合金电极的阳极极化特性253.3.4合金电极的恒电位阶跃放电263.4本章小结27结论29参考文献30致谢33附录134附录238附录350附录457I第1章绪论第1章绪论1.1课题背景贮氢合金是20世纪60年代末研究开发的新型功能材料，贮氢密度大，可与液氢、固氢相比拟[1]。经过30多年的研究开发，贮氢合金已广泛应用于镍-金属氢化物（Ni-MH）电池领域。目前，Ni-MH电池的主要负极材料AB5型稀土系贮氢合金(理论电化学容量为372mAh/g)逐渐难以满足提高电池能量密度的需求[2]，因此，开发新型高容量贮氢合金负极材料已经

4、成为Ni-MH电池发展中的热点课题之一[3]。近年来，为了提高贮氢材料的综合性能，国内外研究工作者已经做了大量的研究工作，尤其是在寻找新型贮氢材料方面。最近，Kadir等采用粉末冶金的方法制备出了具有PuNi3型结构、化学式为RMg2Ni9(R=RE,Ca,Y)的AB3型(A=R,Mg;B=Ni)贮氢合金，该类合金具有较大的可逆吸氢量，且氢化物仍保持为PuNi3型结构而不是非晶态[4]。这一发现为AB3型合金的研究揭开了序幕，随后有不少研究者研究了这类合金的贮氢性能和电化学性能。法国的Baddour-Hadjean等采用熔炼的方法制备出了具有PuNi3型结构

5、的La1-xCexY2Ni9合金，虽然其贮氢量较大，但其电化学放电容量最大仅有256mAh/g[5]。Chen等的研究表明，LaCaMgNi9及LaCaMgNi6Al3等AB3型合金吸氢后生成的氢化物仍保持PuNi3型结构，合金的可逆贮氢量可达1.8%-1.87%(质量分数)左右，其中LaCaMgNi9的最大放电容量可达356mAh/g[6]。Kohno等报道了一种熔炼制备的La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金，其最大放电容量高达410mAh/g，在所报道的30个循环内表现出良好的循环稳定性，是一种很有前途的贮氢电极合金[7]。因此，新型的AB3型化

6、合物被认为是一类有希望的可逆贮氢的候选材料。新型的AB3型贮氢合金具有大的放电容量，但循环稳定性等电化学性能还不能满足电化学领域应用的要求[8]。人们认为氧化和粉化可能是造成容量衰减的主要原因。因此，进一步研究衰减机理对改善合金的循环稳定性具有十分重要的指导意义[9-10]。29第1章绪论对合金电极进行表面处理可以提高合金电极的循环稳定性等电化学性能。1.2Ni-MH电池的基本原理简介Ni-MH电池的负极采用贮氢合金电极，正极采用高容量的Ni(OH)2/NiOOH电极，电解液为6M的KOH溶液。其电化学是式可以表示为：（-）M/MH︱KOH(6M)︱Ni(O

7、H)2/NiOOH（+）电池的工作原理如图所示：MH电极H+MH+OH-→M+H2O+e-MH电极H+M+H2O+e-→MH+OH-Ni(OH)2NiOOHNi电极Ni(OH)2+OH-→NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2NiOOHNi电极NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-OH-H2OOH-H2OChargeDischarge图1-1Ni-MH电池的工作原理示意研究表明，在Ni-MH电池的充放电过程中，正、负极发生的反应分别为：正极：Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-负极：M+xH2O+xe-=MHx+xOH-式中M及MH分别

8、代表贮氢合金和相应的氢化物。电池的总反应可表示为：2