LaNi5储氢合金表面改性及其电化学性能的研究

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镍氢电池作为一种高效、环保二次储能电池,具有广泛的应用。作为镍氢电池负极材料的储氢合金理论容量可达到372 mAh·g-1,但是在实际放电过程中,合金粉由于氧化、粉化从电极表面脱落而使电池容量远低于理论比容量,严重时甚至可导致电池失效。因此,其性能的优劣则会很大程度上限制镍氢电池的性能。本论文主要通过对合金材料的改性和修饰,进而提高其电化学性能,也研究了电解液的配方对其性能的影响。首先,在合金粉中加入不同质量比的Cu2O粉末,然后制成负极片并研究其电化学性能。结果发现Cu20可以提高合金电极的充放电循环稳定性和放电比容量,在电流密度为800 mA·g-1时平均放电比容量从原来的230 mAh·g-1提升到300 mAh·g-1。这可能与充放电过程中,Cu20被还原或氧化形成Cu或CuO有关,因为它们能填补合金的晶格缺陷并起到建立导电网络的作用,抑制合金粉的膨胀、粉化。其次,研究了一种对LaNis合金表面修饰化学镀的方法:先用氟化液(HF和KF·2H2O)对合金粉进行预处理,然后在不同的温度下,加入不同质量比的CuCl对合金粉进行包覆处理。结果发现这种处理方法可以优化合金的充放电性能。在50℃下处理的样品的常温放电性能最好,在电流密度为800 mA·g-1时平均放电比容量达到285 mAh·g-1,而未包覆的只有230 mAh·g-1。还研究了在电解液中加入量的Cu(OH)2对负极合金在充放电过程中的影响。研究发现,在每个循环的充电后期,电解液中的Cu2+被还原生成Cu并镀在合金表面,能起到保护和抑制合金粉氧化的作用,从而提高了合金电极的放电比容量和循环稳定性。另外,在电解液中分别加入LiOH和C0203,发现电流密度为800 mA.g-1时,合金电极的放电比容量从原来的220 mAh·g-1左右提升到260 mAh·g-1和270 mAh·g-1
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