掺杂碳纳米管与Al2O3对Mg2Ni储氢合金电化学性能的影响

摘要

Mg2Ni储氢合金由于具有较大的理论储存容量，充电性能好等优点，是非常有潜力的储氢材料。Mg2Ni储氢合金作为镍氢电池的负极是极为理想的材料，之前已有研究表明，掺杂Al2O3可以有效提高Mg2Ni合金的电化学储氢性能，Al2O3是具有改善金属氢化物储氢性能的添加剂。为了改善电化学性能，本文进行了对Mg2Ni合金中掺杂碳纳米管的尝试实验，碳纳米管具有储氢量大，释氢速度快，可以在常温下释放氢等优势，一直以来，同样受到人们的广泛关注。本文着重研究了碳纳米管对Mg2Ni合金的电化学储氢性能的影响，同时，将两种物质共掺杂于Mg2Ni合金，找到了改善Mg2Ni合金电化学储氢性能的新方法，并得到了一系列有价值的研究成果： (1)掺杂不同含量的碳纳米管于Mg2Ni储氢合金中进行球磨，发现掺杂碳纳米管的Mg2Ni储氢合金在最大放电容量上有一个明显的提高，而且具有较高的容量保持率。其中，掺杂比例为15wt.%时，合金的电化学性能提升最明显，此时其最大放电容量最大，为224.1mAh/g，放电平台最为平缓，自放电的荷电保持率为99.2%。 (2)在球磨5h、15h和25h的Mg2Ni+15wt.%CNTs的电极片中，球磨5h的最大放电容量最高，放电能力最强，且自放电的容量保持率最高，综合电化学性能最好。 (3)通过对样品的X射线衍射图谱（XRD）和扫描电镜（SEM）分析，发现随球磨时间的增加，Mg2Ni+15wt.%CNTs合金颗粒变小，球磨时间继续增加导致合金颗粒产生团聚现象。 (4)在上述合金Mg2Ni+15wt.%CNTs中掺杂不同含量的Al2O3，随Al2O3含量的增加，最大放电容量呈现先增大后减小的趋势，当Al2O3含量为1wt.%时，最大放电容量为231.8mAh/g。

目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 储氢材料及分类

1.3 储氢合金及分类

1.4 储氢合金的储氢机理

1.5 镁基储氢合金及研究进展

1.6 碳纳米管

1.7 本文研究目的及内容

第二章 实验方法

2.1 实验材料及所用仪器

2.2 实验流程

2.3 实验样品表征方法及设备

2.4 合金电化学性能研究

第三章 Mg2Ni储氢合金和碳纳米管电化学性能

3.1 Mg2Ni储氢合金的性能测试

3.2 碳纳米管的电化学性能

3.3 粘结剂对镁基储氢合金负极的影响

3.4 本章小结

第四章 Mg2Ni+xwt.%CNTs合金电极性能的研究

4.1 合金的相结构

4.2 合金电极的电化学性能

4.3 合金颗粒的表面形貌

4.4 本章小结

第五章 球磨时间对Mg2Ni+15wt.%CNTs合金电极性能的研究

5.1 合金的相结构

5.2 合金颗粒的表面形貌

5.3 合金电极的电化学性能

5.4 本章小结

第六章 （Mg2Ni+15wt.%CNTs）+xwt.%Al2O3合金电极性能的研究

6.1 合金的相结构

6.2 合金电极的电化学性能

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

参考文献

致谢