CN104862514A - 一种ab3型储氢合金的表面改性方法 - Google Patents

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黄红霞
李国辉
王新颖
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Abstract

本发明公开了一种AB3型储氢合金的表面改性方法。通过真空感应熔炼法制备AB3型Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47母体合金，合金锭机械粉碎后，球磨筛分出200~300 目的颗粒粉末；将95~99%的Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47和1~5%的石墨烯混合均匀再进行球磨，即制得表面改性的AB3型储氢合金。本发明方法操作简单，易于大规模推广，且改性后的AB3 型储氢合金能够制备拥有良好电化学性能的储氢合金电极。

Description

一种AB3型储氢合金的表面改性方法
技术领域
本发明属于材料化学以及电化学研究领域，特别涉及石墨烯对 AB3 型Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47（Mm 为混合稀土，组成的重量百分比为： 82.3% La 和 17.7% Nd）储氢合金进行表面改性的方法。
背景技术
目前商业化的 Ni/MH 电池负极材料主要用AB5型储氢合金，但其比容量已接近理论值，很难再提高其容量，而市场上的电动自行车、电动汽车以及混合动力车等需要高的比容量、大功率，因此急需开发新的高容量、更大功率的Ni/MH电池负极材料。AB3型储氢合金具有相对较高的放电容量，因而应用前景良好，但其表面易氧化，易腐蚀、循环稳定性差，使其在实际应用受到限制。目前有关石墨烯对 AB3 型合金表面改性的研究较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种AB3型储氢合金的表面改性方法。
本发明的思路：以导电石墨烯作为改性剂，与AB3 型合金通过球磨来制备Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47/石墨烯改性合金，在合金表面形成一层致密的保护膜，减缓碱液对合金的腐蚀氧化，同时通过石墨烯对合金粉末的固定作用，抑制合金的粉化速度，达到提高 AB3型合金电极电化学性能的目的。
具体步骤为：
(1)通过真空感应熔炼法制备AB3型Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47母体合金，合金锭机械粉碎后，以转速250~300转/分钟球磨60~90分钟，筛分出200~300目的Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末；所述Mm 为混合稀土，其组成的重量百分比为：82.3% La 和 17.7% Nd。
(2)将步骤(1)制得的Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末和石墨烯按照以下重量百分比进行混合：Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末为95~99% ，石墨烯为1~5% ，二者之和为100%；混合后进行球磨，球磨机转速为200~250转/分钟，球磨时间为 30~60 分钟，即制得表面改性的AB3型储氢合金。
本发明方法操作简单，易于大规模推广，且改性后的AB3 型储氢合金能够制备拥有良好电化学性能的储氢合金电极。
具体实施方式
实施例 1：
(1)通过真空感应熔炼法制备AB3型Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47母体合金，合金锭机械粉碎后，以转速300转/分钟球磨60分钟，筛分出300目的Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末；所述Mm 为混合稀土，其组成的重量百分比为：82.3% La 和 17.7% Nd。
(2)将步骤(1)制得的Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末和石墨烯按照以下重量百分比混合：Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末为99% ，石墨烯为1% ，二者之和为100%；混合后进行球磨，球磨机转速为200转/分钟，球磨时间为 30分钟，即制得表面改性的AB3型储氢合金。
实施例 2：
步骤(2)中，原料重量百分比改为：Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末为98% 和石墨烯为2%，其余同实施例 1。
实施例 3：
步骤(2)中，原料重量百分比改为：Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末为95% 和石墨烯为5%，其余同实施例 1。
用LAND 5.3B 电池测试***以及CHI 660E 电化学工作站分别测定本实施例制得改性合金的循环稳定性和动力学性能，结果如下：
1) 合金电极在添加石墨烯并研磨处理后，随着石墨烯用量的增大，最大放电容量先从 292.0 m Ah/g (不含石墨烯) 增加到 364.9 mAh/g (石墨烯用量为2%)，然后又降到364.9 mAh/g (石墨烯用量为5%)。
2) 添加石墨烯后，电极的交换电流密度、极限电流密度都呈现先增加后减小的趋势。在所研究的电极中，石墨烯用量为2%时，电极具有最佳综合电化学性能。
上述研究结果证实，球磨没有改变母体合金的结构，改性合金由 LaNi5 相和 La2Ni7 相组成，且石墨烯作为表面改性剂，不仅能够提高AB3型Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金电极的放电容量，还能改善电极的动力学性质。

Claims (1)

1.一种AB3型储氢合金的表面改性方法，其特征在于具体步骤为：
(1)通过真空感应熔炼法制备AB3型Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47母体合金，合金锭机械粉碎后，以转速250~300转/分钟球磨60~90分钟，筛分出200~300目的Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末；所述Mm 为混合稀土，其组成的重量百分比为：82.3% La 和 17.7% Nd；
(2)将步骤(1)制得的Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末和石墨烯按照以下重量百分比进行混合：Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47合金颗粒粉末为95~99%，石墨烯为1~5%，二者之和为100%；混合后进行球磨，球磨机转速为200~250转/分钟，球磨时间为 30~60 分钟，即制得表面改性的AB3型储氢合金。
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