本文選題：儲氫合金 + 復(fù)合材料��； 參考：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：鎳金屬氫化物電池(簡稱鎳氫電池)的功率密度是由其負極材料——儲氫合金的高倍率放電性能(HRD)決定的。但是,目前商用的儲氫合金MmNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)(Mm表示富鈰混合稀土)在放電電流密度為3000mAg~(-1)+時的容量保留率僅為21.53%,無法滿足鎳氫電池在電動工具、現(xiàn)代軍事裝備、新能源汽車等高功率領(lǐng)域的應(yīng)用。儲氫合金的HRD主要受兩方面的影響:氫在合金內(nèi)部的擴散速率以及合金/電解液界面處的電化學反應(yīng)速率。因此,為了提高儲氫合金的HRD,可以通過(1)減小儲氫合金的顆粒尺寸以縮短氫在其內(nèi)部的擴散距離和(2)減小接觸電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻以加速界面處的電化學反應(yīng)和電子傳輸。球磨作為一種簡單有效的方法,可用于減小儲氫合金的顆粒尺寸。具有良好導電性的石墨烯納米片則能夠顯著降低電極材料的內(nèi)阻。在本論文中,我們結(jié)合這兩種策略,通過球磨法制備了儲氫合金/石墨烯納米片復(fù)合材料。詳細研究了球磨時間和石墨烯納米片的添加量對合金電化學性能的影響規(guī)律,得到了最佳的球磨時間和石墨烯納米片添加量,從而最大幅度提高了商用儲氫合金的HRD。首先,我們研究了不同球磨時間(30、45、60、90 min)對商用儲氫合金放電容量及HRD的影響。當球磨時間為30 min時,該儲氫合金電極在放電電流密度為3000mAg~(-1)時的容量保留率為53.0%,幾乎是原始商用儲氫合金電極的(21.5%)2.5倍,高于在其它球磨時間下的數(shù)據(jù)。其次,我們還研究了不同石墨烯納米片添加量(1 wt%、1.5 wt%和2 wt%)對商用儲氫合金電化學性能的影響。當添加1.5 wt%的石墨烯納米片時,該復(fù)合材料電極具有最佳的電化學性能。其在放電電流密度為3000mAg~(-1)時的容量保留率達到68.3%,幾乎是原始商用儲氫合金電極的3.2倍。本論文為提高儲氫合金的HRD提供了一個新的途徑,而且有望應(yīng)用于其它類型的儲氫合金及其復(fù)合材料。
[Abstract]:The power density of Ni-MH battery is determined by the high rate discharge performance of its anode material, hydrogen storage alloy. However, the capacity retention rate of commercial hydrogen storage alloy MmNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)(Mm (cerium rich mixed rare earth) is only 21.53 when the discharge current density is 3000mAgn-1), which can not meet the application of Ni-MH batteries in high power fields such as electric tools, modern military equipment, new energy vehicles and so on. The HRD of hydrogen storage alloy is mainly affected by the diffusion rate of hydrogen in the alloy and the electrochemical reaction rate at the interface of alloy and electrolyte. Therefore, in order to improve HRD of hydrogen storage alloy, the particle size of hydrogen storage alloy can be reduced by 1) to shorten the diffusion distance of hydrogen in its interior and to reduce the contact resistance and charge transfer resistance to accelerate the electrochemical reaction and electron transport at the interface. As a simple and effective method, ball milling can be used to reduce the particle size of hydrogen storage alloy. Graphene nanoparticles with good electrical conductivity can significantly reduce the internal resistance of electrode materials. In this thesis, the hydrogen storage alloy / graphene nanocomposites were prepared by ball milling. The effect of ball milling time and the amount of graphene nanoparticles on the electrochemical properties of the alloy was studied in detail. The optimum milling time and the amount of graphene nanocrystals were obtained, thus the HRD of commercial hydrogen storage alloys was greatly improved. Firstly, we studied the effect of different milling time on the discharge capacity and HRD of commercial hydrogen storage alloys. When the milling time is 30 min, the capacity retention rate of the hydrogen storage alloy electrode is 53.0 when the discharge current density is 3000mAgAg-1), which is almost 21.5 times of that of the original commercial hydrogen storage alloy electrode, which is higher than that under other ball milling time. Secondly, we also studied the effects of different graphene nanocrystals on the electrochemical properties of commercial hydrogen storage alloys. The composite electrode has the best electrochemical performance when 1.5 wt% graphene nanoparticles are added. When the discharge current density is 3000mAgAg-1), the capacity retention rate is 68.3%, which is almost 3.2 times that of the original commercial hydrogen storage alloy electrode. This paper provides a new way to improve the HRD of hydrogen storage alloys and is expected to be applied to other types of hydrogen storage alloys and their composites.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.7

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