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La-Fe-B系储氢合金微观结构和电化学性能的研究

发布时间:2020-09-05 13:19
   本文主要研究了La-Fe-B系储氢合金(La_(15)Fe_2Ni_(72)Mn_7B_2Al_2)的微观结构和电化学性能。具体的研究内容包括:不同含量的石墨烯对于La_(15)Fe_2Ni_(72)Mn_7B_2Al_2合金的结构和电化学性能的影响;不同的球磨时间对于石墨烯/La_(15)Fe_2Ni_(72)Mn_7B_2Al_2合金复合材料的结构和电化学性能的影响;不同的球磨时间对于La_(15)Fe_2Ni_(72)Mn_7B_2Al_2合金的结构和电化学性能的影响。XRD分析结果表明,球磨处理和添加石墨烯并没有改变合金的相结构,系列合金均由三种相组成:包括LaNi_5相,La_3Ni_(13)B_2相和(Fe,Ni)相。其中LaNi_5相,La_3Ni_(13)B_2相都是负责储氢的相,LaNi_5相是主要的储氢相,(Fe,Ni)相为催化相。SEM分析表明,随着球磨时间的增加,合金的颗粒变小,且添加石墨烯之后有利于保护合金的结构不被破坏。电化学研究表明,在球磨时间相同的情况下,随着石墨烯的含量增加,合金的最大放电容量呈现增加的趋势,且石墨烯的添加使得合金的活化次数由两次循环降低到一次。在相同的球磨时间时,添加石墨烯之后合金的电荷转移电阻降低,高倍率放电性能提高,但是合金的荷电保持率降低。添加石墨烯的合金复合材料和未添加石墨烯的基准合金随着球磨时间增加,最大放电容量均是先增加后减小,合金的高倍率放电性能也有相同的规律。分析其原因,这是由于球磨时间的增加,合金的颗粒减小,增加了合金的比表面积,但与此同时,球磨也会造成合金的非晶化。在这两种因素的共同作用下,造成了合金的电化学性能随球磨时间先增加后减小的现象。
【学位单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TG139.7
【部分图文】:

示意图,电池,工作原理,示意图


图 1-1 Ni/MH 电池工作原理示意图氢合金合金的典型代表为 Mg2Ni 储氢合金[24]。实验最早开始于科学家们在研究中发现镁基合金的循环稳定性特别差[25高,因此如何改善镁基合金的缺点就成了研究的重点。究中发现,用球磨方法处理合金粉末可以显著的降低合最为典型的是 S.Orimo 等[29-31]在氢气环境中球磨合金粉高到了 1.6 wt.%。在 Song 等[32]的研究中发现,通过球磨处理方法处理实验样品,合金样品的吸放氢温度得到极合金非晶化[35],反而得到了一种寿命很短,但是容量达到型储氢合金

装模,拟图,电池组


第二组:将研磨好的 La15Fe2Ni72Mn7B2Al2合金与已经制备好的石墨烯按照质量比 100:3 的比例混合均匀,与第一组的球磨方法相同,设置有效球磨时间为 0 min,15min,30min,45min。以此制备出第二组实验样品。第三组:将研磨好的 La15Fe2Ni72Mn7B2Al2合金直接放入球磨罐中,放入其质量的 100 倍的磨球,充入氩气保护,按照上述球磨方法球磨样品,球磨时间为 0 min,30min,45min,1h,制备第三组样品。2.2.4 模拟电池的制备取上述制备的样品 0.15 g 和羰基镍粉末 0.75 g,用研钵使其充分混合,用粉末压片机在冷压制成圆柱体电极片(直径 10 mm,厚度 1-2mm)。将小圆片和镍棒焊接在一起,将此负极与正极组装成待测电池如图 2-1,其中正负极之间应用聚丙烯隔膜隔离开来,以防止在测试过程中短路。将待测电池充分活化。合金电极在 DC-5 电池测试仪进行电化学测试,以 60 mA g-1的电流密度恒流充放电,放电截止电压为 0.8 V。

等效电路图,电池阻抗,等效电路图,模拟电池


第 2 章 实验内容和实验方法电化学阻抗的测试:将组装好的模拟电池充分活化,充到最大放电容电深度为 50%,充放电电流密度为 60 mA·g-1,完成测试后将模拟电池使其达到稳态。接入电化学工作站,测试其电荷转移电阻 Rct,实验参 Hz,高频 100000 Hz。测试完成之后用 Zview 拟合此时的电荷转移电利用式(2-4)计算模拟电池的交换电流密度 I0,R 是气体常数,F 是T 为绝对温度。 0= 阻抗测试的等效拟合时所用的等效电路为图 2-2 所示,

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本文编号:2813066

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