镍氢电池用负极材料CoSi、CoC系列储氢材料的研究

摘要

我们在前人工作的基础上合成了CoSi电极材料,发现它具有优良的电化学储氢性能,是很有希望产业化的一类材料。本论文的研究内容包括以下三个方面：第一,探讨了元素替代法对材料结构和电化学性能的影响。实验证实球磨时间10h的Co0.9X0.1Si系列合金有最好的放电容量,其中Cu,Fe,Ni,取代Co后的合金放电容量比取代前有较大的提高。并以Co(1-x)CuxSi(x=0.1, 0.3, 0.5)合金为例研究了其不同球磨时间的电化学性能和结构性能。第二,研究了球磨时间对CoSi电极材料性能的影响。发现球磨1h的CoSi材料具有最大的放电容量,但其机理还需要进一步研究。第三,用球磨法制备了新型CoC材料并将其与AB3复合,有效的改善了AB3合金的电化学性能。 实验证实,球磨法制备的合金较高温固相合成法和电弧炉熔炼法有更高的放电容量,因此本论文主要采用球磨法制备合金。球磨时间对材料的电化学性能影响较大,球磨时间短的材料的容量较高,而时间长的循环稳定性更好一些。 在研究方法上,主要采用了XRD、SEM、TEM、XPS等手段对材料进行了微观方面的形貌分析。我们发现球磨法制备的金属颗粒尺寸达到几微米,且随着球磨时间的延长,颗粒有团聚现象。电化学性能研究包括了LAND、CV、EIS以及腐蚀曲线等测试。利用这些测试,比较了不同条件下电极的性能,如电极容量、循环寿命、抗腐蚀性能、反应电阻等。电化学研究是本论文的重点部分。 本文通过测试充电后合金的TPD,和不同充放电状态下合金XRD等初步研究了合金的充放电机理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第一节氢能经济发展概况

第二节储氢合金概述

1.2.1储氢合金分类及研究现状

1.2.2新型储氢合金——Ni、Co的化合物MX(M=Ni，Co；X=B，P)

1.2.2储氢合金制备应用

1.2.3储氢合金应用

参考文献

第二章实验仪器和实验方法

第一节药品和仪器设备

第二节电极材料的制备方法

第三节电极材料的测试方法

2.3.1微观结构测试

2.3.2电化学测试

参考文献

第三章CoSi电极材料的改性研究

第一节Co0.9X0.1Si(X=Cu，Al，Fe，Ni，Zr，Ti，Mg)系列合金电极充放电测试

3.1.1 Co(1-x)CuxSi(x=0.1，0.3，0.5)合金电极的制备和电化学储氢性能研究

第二节本章小结

参考文献

第四章球磨时间对CoSi电极材料性能影响

第一节球磨时间对材料结构和电化学性能的影响

4.1.1不同球磨时间放电容量

4.1.2球磨1h的CoSi材料结构研究

第二节球磨1h的CoSi材料充放电机理研究

第三节本章小结

参考文献

第五章新型CoC材料的制备及性能研究

第一节CoC材料简介

第二节CoC-La0.8Mg0.2Ni0.8Mn0.1Co0.5Al0.1复合材料制备及性能研究

5.2.1复合材料SEM测试

5.2.2复合材料XRD测试

5.2.3复合材料的放电容量及稳定性测试

5.2.4复合材料循环伏安测试

5.2.5复合材料腐蚀曲线测试

5.2.6复合材料充放电机理研究

5.2.7复合材料动力学性能研究

第三节本章小结

参考文献

第六章结论

个人简历及在校期间发表的学术论文

致谢