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湿法制粉和电浸处理工艺对贮氢合金性能的影响

作　者: 曹泽华
导　师: 唐有根
学　校: 中南大学
专　业: 应用化学
关键词: 贮氢合金 湿法制粉 电化学性能 电化学阻抗 X-射线衍射
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


本文研究贮氢合金新的制粉工艺—湿法改性球磨制粉,将合金的制粉工艺与表面处理相结合,提高贮氢合金的综合性能。通过X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电化学阻抗（EIS）、X射线能谱仪（EDS）和恒流充放电性能测试仪等手段,研究和分析不同液体介质中湿法制粉改性处理对贮氢合金电化学性能（活化性能、电化学容量、高倍率性能和循环稳定性能）及其微结构和动力学特征的影响。此外,本文初步研究了电浸处理改性对贮氢合金性能的影响。 （1） NaH2PO2溶液湿法制粉对贮氢合金电化学容量有所提高,其中在含0.8mol/L NaH2PO2的50%乙醇介质中球磨制粉合金的最大放电容量为309.8mAh/g。KBH4溶液湿法制粉处理能够提高合金的活化性能,0.08mol/L KBH4湿法制粉处理后合金的活化次数为3次。50%乙醇介质中制粉合金的放电容量要高于水介质。KBH4溶液湿法制粉处理能明显提高合金的循环寿命。 （2） XRD表明湿法改性制粉处理后合金相都出现了Al2O3杂相峰,KOH处理后合金“显微畸变”增大,衍射峰产生宽化,KBH4处理后合金的衍射峰的半峰高宽值要小于KOH,合金相的成分与结构变得更加均匀。KOH处理后合金晶胞参数a轴增大,c轴减小,晶胞体积减小,c/a值也减小;而KBH4和KOH（KBH4）处理后合金的晶胞参数a轴增大,c轴减小,晶胞体积增大。SEM表明改性处理后合金的表面存在很多的裂痕,形状很不规则。KBH4处理后合金表面形貌呈疏松多孔蜂窝状,颗粒大小比较均一。EDS谱表明改性处理后合金表面富含镍和铝元素。 EIS谱表明处理后合金电化学反应电阻增大,电极反应由电化学反应步骤控制,这是因为处理后合金表面氧含量增加,出现了Al2O3相。 （3） 贮氢合金电浸处理改性后合金衍射峰111面的半峰高宽值变小,合金相的成分与结构变得更加均匀。电浸处理能提高合金放电电压,改善合金的活化性能,但放电容量有所降低。

全文目录


第一章 文献综述  8-21
  1.1 镍氢电池  8-11
    1.1.1 MH/Ni电池发展概况  8-9
    1.1.2 MH/Ni电池工作原理  9-11
  1.2 贮氢合金研究进展  11-20
    1.2.1 贮氢合金的性质  11-12
    1.2.2 贮氢合金的类型  12-14
    1.2.3 合金化元素对 AB_5型贮氢合金性能的影响  14-16
    1.2.4 制备工艺对 AB_5型贮氢合金性能的影响  16-18
    1.2.5 表面处理对 AB_5型贮氢合金性能的影响  18-20
  1.3 本课题的主要研究内容  20-21
第二章 实验原理与方法  21-33
  2.1 实验仪器与试剂  21-22
  2.2 贮氢合金湿法球磨制粉改性处理  22
  2.3 AB_5型贮氢合金粉电浸处理  22-23
  2.4 X射线衍射(XRD)分析  23-27
  2.5 扫描电镜(SEM)测试  27
  2.6 电化学性能测试  27-33
    2.6.1 贮氢合金负极片的制备  27-28
    2.6.2 电化学容量测试  28-29
    2.6.3 循环性能测试  29-30
    2.6.4 高倍率放电性能测试  30-31
    2.6.5 电化学交流阻抗(EIS)测试  31-33
第三章 贮氢合金湿法制粉改性处理研究  33-66
  3.1 Na_2H_2PO_2溶液介质改性制粉  33-38
  3.2 KOH液体介质改性制粉  38-44
    3.2.1 XRD结构分析  38-40
    3.2.2 电化学性能  40-42
    3.2.3 电化学阻抗  42-44
  3.3 KBH_4液体介质改性制粉  44-51
    3.3.1 XRD结构分析  44-45
    3.3.2 电化学性能  45-50
    3.3.3 电化学阻抗  50-51
  3.4 含KBH_4的KOH液体介质改性制粉  51-55
    3.4.1 XRD结构分析  51-52
    3.4.2 电化学性能  52-54
    3.4.3 电化学阻抗  54-55
  3.5 不同液体介质改性制粉对合金相结构和电化学性能的影响比较  55-63
    3.5.1 XRD结构分析  55-57
    3.5.2 SEM和 EDS谱分析  57-61
    3.5.3 电化学性能  61-62
    3.5.4 电化学阻抗  62-63
  3.6 本章小结  63-66
第四章 贮氢合金电浸处理改性研究  66-71
  4.1 XRD结构分析  66-67
  4.2 空白实验数据分析  67
  4.3 不同电浸条件对贮氢合金粉充放电性能的影响  67-70
  4.4 本章小结  70-71
第五章 结论  71-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
附录:硕士期间发表的论文  79

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 储氢合金
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