Mg2Ni纳米材料的电化学性能初步研究

时机械合金化制备的Mg2Ni纳米材料进行了循环伏安测试,获得了样品随扫描速度和温度变化的循环伏安曲线.测试结果表明:氧化峰的电位随扫描速度的加快有所正移;机械合金化制备的样品在室温下的吸氢性能显著增强,吸放氢速度随温度的升高而加快.X射线小角散射结果表明高能球磨制备的Mg2Ni粉末具有1～5nm以及5～10nm范围内的粒度分布,较小的粒度使得吸/放氢反应的活性位置增多和放氢的扩散路径降低,这可能是机械合金化制备的Mg2Ni纳米材料贮氢性能显著提高的原因.     

Mg2Ni纳米储氢合金结构及电化学性能研究

利用高能球磨方法制备纳米Mg2Ni储氢合金,用于高容量MH／Ni电池氢化物电极电化学性能研究。XRD和TEM测试结果表明,机械合金化方法制备Mg2Ni合金的历程为合金化——非晶化——纳米晶化,球磨时间直接影响Mg2Ni合金的结构。高能球磨20h可以制备非晶态Mg2Ni合金,比普通的机械合金化方法制备非晶态Mg2Ni合金的时间减少了约5倍之多;高能球磨30h可以制备纳米晶态Mg2Ni合金,粒径在10nm以下,有团聚现象。研究了Mg2Ni纳米氢化物电极在不同温度下的电化学性能,并从热力学角度就Mg2Ni纳米氢化物电极的某些高温电化学性能进行了解释和推测。实验结果表明：在30～70℃范围内,随着温度增加,氢化物电极的电化学容量逐渐增加,在70℃时电化学容量可达530．5mAh／g,约为30℃放电容量273．2mAh／g的2倍,Mg2Ni纳米氢化物电极具有较好的高倍率放电性能及大电流充放电性能,这表明机械合金化方法制备的Mg2Ni纳米氢化物电极具备电动车用大型MH／Ni电池负极材料的初步条件,但容量衰减严重。     

采用机械合金化方法制备Ti3Ni2合金的结构及电化学储氢性能

采用机械合金化方法用Ni粉和Ti粉得到了Ti3Ni2非晶合金。晶态Ti3Ni2合金初始容量比非晶合金要高。晶态合金初始容量可以达到240mAh／g。而非晶合金容量为173mAh／g。随着循环次数的增加，晶态合金放电容量呈线性下降趋势。而对于非晶电极材料来说，随着循环的进行，初始容量下降，但是达到一定循环次数以后，电极的放电容量达到基本稳定。     

Mg2Ni纳米晶储氢材料的机械合金化制备工艺研究

利用机械合金化方法制备了Mg2Ni纳米晶粉末,根据不同球磨参数下样品的X射线衍射结果,分析了球磨过程中相组成、粉末晶粒度等的变化,研究了球磨时间、球磨转速、过程控制剂等工艺条件对粉末晶粒度、机械合金化程度的影响.结果表明:在较高的转速下进行循环变速运行并加入合适的过程控制剂可以使生成Mg2Ni的时间提前,完全合金化的过程缩短,得到的Mg2Ni晶粒度为10nm左右.对Mg2Ni纳米晶粉末进行了初步的贮氢性能研究,结果表明:机械合金化制备的样品在室温下即可吸氢,贮氢性能较之传统材料有较大改善.     

机械合金化Mg－20wt％Ni的贮氢性能

采用机械合金化方法合成Ｍｇ－２０ｗｔ％Ｎｉ贮氢材料，并测试了该材料在不同球磨时间下的贮氢性能。试验结果表明，随球磨时间的增加，Ｍｇ－２０ｗｔ％Ｎｉ的贮氢量增大，吸放氢速度增加，但吸放氢平台压变化不大，而平台斜率增加。     

CeO2基固溶体对Mg2Ni合金储氢动力学性能的影响研究

采用水热法合成纳米Ce_1-x(Eu_0.5La_0.5)_xO₂及Ce_1-x(Fe_0.5La_0.5)_xO₂固溶体, 通过结构及光谱性能分析表征了掺杂效应。与纯CeO₂--相比, CeO₂基固溶体的晶胞参数变大, 紫外漫反射的吸收边发生移动, 拉曼光谱的F_2g特征振动峰向低波数方向移动。将掺杂固溶体作为添加剂与Mg₂Ni合金混合进行球磨处理, 对得到的复合材料进行结构及储氢动力学表征。XRD结果表明, 复合材料的纳米晶比例升高。储氢动力学测试结果表明, 固溶体添加剂使材料表面反应的可逆程度得到优化, Mg₂Ni合金体内的氢原子扩散速率及氢扩散系数也得到了提高。     

Mg2Ni贮氢薄膜的制备及组织结构研究

采用磁控溅射法制备了Mg2Ni贮氢薄膜,考察了不同基体及基体温度对薄膜组织结构的影响.实验结果表明,Mg2Ni薄膜的表面形貌与衬底类型及衬底温度有关.玻璃片上溅射沉积的膜的表面形貌表面较为平整,而未抛光的Ni片上沉积的薄膜的生长明显存在着沿划痕方向生长的趋势,存在择优取向.另外,当基体温度升高时,薄膜的晶粒尺寸增大.     

Mn掺杂Ni(OH)2的合成及电化学性能研究

本工作采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni(OH)₂(Ni_1-xMn_x(OH)₂, x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4), X射线衍射测试表明样品主要是β相, 有少量Mn₃O₄杂相; 循环伏安测试表明, x=0.2的材料还原峰积分面积最大、还原分支的峰电流最高; 恒流充放电测试表明, 在100 mA/g电流密度下, Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂放电比容量最高, 其第20次循环放电比容量为271.8 mAh/g, 同等条件测试的商用β-Ni(OH)₂放电比容量为253.6 mAh/g; 在300、500 mA/g电流密度下, Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂放电比容量仍保持最高, 分别为294.7、291.5 mAh/g, 而且Mn掺杂Ni(OH)₂的循环稳定性也优于商用β-Ni(OH)₂。Mn掺杂可改善镍电极的循环稳定性、降低镍电极成本, 具有广阔的应用前景。     

Mg2Ni纳米粉的制备工艺及理论计算

用X射线和电镜(SEM和TEM)研究了高能球磨工艺对Mg2Ni贮氢合金纳米粉形成的影响.结果表明:球磨时间延长,振动频率提高和球料比的增大可有效地降低合金粉的晶粒尺寸.振动频率为25Hz条件下,不锈钢磨罐球磨1h后,合金粉的晶粒尺寸达到48.1nm.在球料比为5.85:1,振动频率分别为20和30Hz的条件下,经4h球磨后不锈钢磨罐中粉末晶粒度为36.7和26.4nm.对球磨过程进行的理论模拟计算表明,增加球料比主要是通过加大单次碰撞粉末体获得的应变来缩短球磨时间;而提高振动频率,对单次碰撞粉末体获得的应变影响不大.     

Mg2Ni及其氢化物的价电子结构与性能分析

运用固体与分子经验电子理论,定量分析了Mg2Ni溶氢前后的电子结构与性能变化.结果表明,Mg2Ni中,Ni-Mg键在相互作用中占主导,而Mg2NiH4中,Ni-H键的键能远大于Mg-H键的键能.EET理论的电子结构计算结果与第-原理的计算结果相符.Mg2Ni溶氢后,平均晶格电子数显著减少,脆性增加,因而反复吸放氢后易粉化.     

Characteristics of Hydrogen Storage Alloy Mg2Ni Produced by Hydriding Combustion Synthesis

A high activity and large capacity of hydrogen storage alloy Mg2Ni by hydriding combustion synthesis was investigatedby means of pressure composition isotherms, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results showedthat the maximum hydrogen absorption capacity of Mg2Ni is 3.25 mass fraction at 523 K, just after synthesis withoutany activation. The relationships between the equilibrium plateau pressure and the temperature for Mg2Ni were lgp(0.1 Mpa)=3026/T 5.814 (523 K≤ T ≤623 K) for hydriding and Igp (0.1 Mpa)=-3613/T 6.715 (523 K≤T ≤623 K) for dehydriding. The kinetic equation is [-ln(1 - α)]3/2 = kt and the apparent activation energy for thenucleation and growth-controlled hydrogen absorption and desorption were determined to be 64.3±2.31 kJ/(mol.H2)and 59.9±2.99 kJ/(moI.H2) respectively.     

Cu的添加对Mg2Ni合金储氢性能的影响

采用机械合金化法,制备了Mg2Ni1-xCux(x=0、0.1、0. 3)合金,研究了Cu对Mg2Ni储氢合金储氢性能的影响.XRD和SEM研究表明Cu的加入使合金中产生了Cu11Mg10Ni9新相.利用PCT测试仪测定了合金的储氢性能,结果表明,添加Cu元素会降低合金的吸氢量,但能有效地提高放电容量和循环稳定性.制备出的Mg2Ni0.9Cu0.1与Mg2Ni0.7Cu0.3相比,前者具有较大的吸氢量,后者的放电容量较大,循环稳定性较好.     

MgzNi纳米粉的制备工艺及理论计算

用X射线和电镜（SEM和TEM）研究了高能球磨工艺对Mg2Ni贮氢合金纳米粉形成的影响。结果表明：球磨时间延长，振动频率提高和球料比的增大可有效地降低合金粉的晶粒尺寸。振动频率为25Hz条件下，不锈钢磨罐球磨1h后，合金粉的晶粒尺寸达到48．1nm。在球料比为5．85：1，振动频率分别为20和30Hz的条件下，经4h球磨后不锈钢磨罐中粉末晶粒度为36．7和26．4nm。对球磨过程进行的理论模拟计算表明，增加球料比主要是通过加大单次碰撞粉末体获得的应变来缩短球磨时间；而提高振动频率，对单次碰撞粉末体获得的应变影响不大。     

纳米晶Mg2Si块体的制备及力学性能

采用机械激活固相反应及真空热压方法制备纳米晶Mg2Si金属间化合物块体材料.研究表明,过量Mg配量对获得纯相Mg2Si至关重要.在1.5GPa压力于450℃热压得到的纯相Mg2Si纳米块体(相对密度D～98%,晶粒度d～54nm)断裂韧性达1.67MPa·m1/2,较常规粗晶Mg2Si有明显提高.     

添加剂对Ni(OH)2电极充放电性能的影响

Mg、Ca、Sr、Ba、Cd、Zn、Co和La等添加剂以化学共沉积的方式添加到镍电极活性物质Ni(OH)2中，XRD显示Ni(OH)2为β型。恒流充放电和循环伏安实验结果表明：添加剂能提高镍电极的充放电性能，其中Sr、Co和La是比较理想的添加剂。它们能明显提高析氧极化，降低析氧速率，增强电极的可逆性，改善电极的充放电性能。