[發(fā)明專(zhuān)利]一種Mg-Ni-Nd系貯氫電極合金的表面改性方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210298688.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102891298A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃林軍;王彥欣;唐建國(guó);王瑤;劉繼憲;黃震
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/46
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/46;B22F9/24;C01B31/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Mg-Ni-Nd系貯氫電極合金的表面改性方法，屬于金屬功能材料技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

面對(duì)日益緊迫的新能源開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)，鎂基電極合金是最具有發(fā)展?jié)摿Φ妮p量綠色能源材料之一。鎂基儲(chǔ)氫合金理論儲(chǔ)氫容量高達(dá)7.6％，電化學(xué)容量達(dá)1000mAhg^-1，擁有儲(chǔ)氫量大、密度低、含量豐富和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。近20年來(lái)，盡管鎂基貯氫合金作為電極材料得到了廣泛深入的研究和極其迅速的發(fā)展，但其苛刻的吸放氫條件(吸放氫溫度高、動(dòng)力學(xué)性能差)和電極壽命短(耐腐蝕性能低等)等缺點(diǎn)阻礙了它的實(shí)際應(yīng)用。?

眾多研究表明，鎂基合金循環(huán)壽命的衰退主要?dú)w結(jié)于以下2個(gè)方面的原因：(1)鎂基儲(chǔ)氫合金的循環(huán)容量衰退與其在堿液中的腐蝕有著緊密的聯(lián)系，尤其是作為吸氫元素Mg的腐蝕和作為提高電催化活性元素Ni的腐蝕是導(dǎo)致容量不斷損失的主要原因；(2)合金吸放氫導(dǎo)致的晶胞體積膨脹/收縮引起的合金顆粒粉化。為此，人們通過(guò)各種方法對(duì)以上缺點(diǎn)進(jìn)行克服，主要包括：添加/取代合金元素、控制粒徑大小、退火處理、表面處理、使用緩蝕劑以及控制電荷輸入等。這些方法在不同程度上有效的提高了合金的耐腐蝕性能和釋放氫溫度。?

近十年來(lái)，對(duì)電極合金進(jìn)行表面修飾改性以提高其耐腐蝕性能、改善其循環(huán)穩(wěn)定性的研究成為熱點(diǎn)。Iwakura?C等研究發(fā)現(xiàn)，利用石墨對(duì)MgNi合金進(jìn)行表面修飾，可以有效提高其放電容量和循環(huán)壽命，Guo?ZP等采用石墨、碳納米管、炭黑對(duì)非晶MgNi合金進(jìn)行表面修飾，發(fā)現(xiàn)石墨是其中較好的一種修飾材料，經(jīng)其修飾后電極的性能提升最大。銀是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且導(dǎo)電性能良好的金屬。Pozzo?M等計(jì)算表明合金表面的Ag有利于貯氫合金吸氫，Ag與H幾乎不會(huì)成鍵，氫原子在Ag表面擴(kuò)散十分方便。同時(shí)Qian?L等利用氫化燃燒法制備了Mg_2-xAg_xNi(x＝0.05，0.1，0.5)合金，發(fā)現(xiàn)Ag能夠提高合金的吸釋氫動(dòng)力學(xué)性能。因此Ag是另一種較為理想的表面修飾材料。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Mg-Ni-Nd系貯氫電極合金的表面改性方法。?

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。?

一種Mg-Ni-Nd系貯氫電極合金的表面改性方法，其特征在于它包括如下工藝步驟：?

(1)將Mg-Ni-Nd合金按照化學(xué)計(jì)量比配料，然后在真空懸浮熔煉爐中熔煉均勻；?

(2)將熔煉均勻的合金置于多功能非晶合成設(shè)備中，采用熔體快淬法(淬速為30m/s)制備Mg-Ni-Nd非晶電極合金；?

(3)將氧化石墨在水中超聲分散1小時(shí)，加入硝酸銀固體(氧化石墨與硝酸銀固體質(zhì)量比為1∶0.1)，繼續(xù)超聲30分鐘，升溫至80～90℃，加入乙二醇(乙二醇與氧化石墨的數(shù)量比為1ml∶10mg)回流反應(yīng)2小時(shí)，過(guò)濾，洗滌，干燥，研磨，得到Ag/石墨烯納米復(fù)合膜(納米銀粒子均勻分散于石墨烯中，納米銀粒子的粒徑10～20納米，石墨烯厚度為0.8～1納米)；?

(4)將(2)制備的非晶合金和(3)制備的Ag/石墨烯納米復(fù)合膜按一定質(zhì)量比(1∶0.1～1∶0.5)放置在高能球磨儀中，在真空條件下球磨5～10分鐘，合金取出后即可實(shí)現(xiàn)對(duì)Mg-Ni-Nd系貯氫電極合金的表面改性處理。?

采用本發(fā)明表面改性的Mg-Ni-Nd非晶電極合金放電容量有了極大提高，同時(shí)循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯改善。本發(fā)明所涉及的一種Mg-Ni-Nd系貯氫電極合金的表面改性方法，將為改善其他貯氫電極合金的綜合性能提供參考依據(jù)。?

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明中Ag/石墨烯納米復(fù)合膜的XRD譜圖。其中a為石墨烯的譜圖，b為Ag/石墨烯納米復(fù)合膜的譜圖(工藝為實(shí)施例1所述)?

圖2本發(fā)明中Ag/石墨烯納米復(fù)合膜的TEM譜圖(工藝為實(shí)施例1所述)?

圖3本發(fā)明方法處理/未處理的Mg-Ni-Nd非晶電極合金SEM譜圖(工藝為實(shí)施例1所述)，Mg-Ni-Nd非晶電極合金SEM譜圖a：改性前b：改性后如圖3所示?

圖4本發(fā)明方法處理的的Mg-Ni-Nd非晶電極合金循環(huán)特性曲線(xiàn)，包括未經(jīng)該方法處理和經(jīng)該方法處理的循環(huán)特性曲線(xiàn)(工藝為實(shí)施例1所述)，(Mg_70.6Ni_29.4)₉₀Nd₁₀非晶電極合金循環(huán)特性曲線(xiàn)如圖4所示?