CN104942279A - 一种利用聚苯胺表面改性ab3型储氢合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用聚苯胺表面改性AB3型储氢合金的方法。通过真空感应熔炼法制备La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金，合金锭机械粉碎后，经球磨筛分为200~300目的颗粒粉末，然后按重量百分比：La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20为94%和聚苯胺为6%混合，在200~250转/分钟转速下球磨30~60分钟，制得利用聚苯胺表面改性的AB3型储氢合金。本发明方法操作简单，易于推广，且获得了具有良好循环性能以及优异动力学性能的合金电极材料。

Description

一种利用聚苯胺表面改性AB3型储氢合金的方法
技术领域
本发明属于冶金化学以及电化学研究领域，特别涉及一种利用聚苯胺对 AB3 型La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20储氢合金进行表面改性的方法。
背景技术
目前商品化的 Ni/MH 电池不能满足高比能量、大功率的要求，尤其是电动自行车、电动汽车及混合电动车等电源的需求。因此开发更高容量、更好循环稳定性、更大功率和综合性能理想的 Ni/MH 电池是当前研究的重要方向。迄今，作为新型的高容量储氢合金电极材料，AB3 型 R-Mg-Ni 合金 (R 为稀土或者 Y, Ca) 被进行了大量研究。R-Mg-Ni 合金在温和的温度下的放电容量比商品化的 AB5 型混合稀土基合金提高约 30 ~ 40%。然而，由于这类合金表面容易形成表面氧化膜，表面的电催化活性、导电性、交换电流密度以及氢的扩散速度等均较低，电极的容量衰减较快，高倍率放电性能差，使它们的实际应用受到限制。目前为止，采用导电性良好的聚苯胺对AB3 型储氢合金进行表面改性的研究鲜见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用聚苯胺表面改性AB3型储氢合金的方法。
本发明的思路：利用抗腐蚀能力及导电性优异的聚苯胺作为改性剂，与AB3 型La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20储氢合金通过球磨来进行表面改性，通过聚苯胺的改性作用，抑制合金成分在高浓度KOH溶液中的腐蚀，提高 AB3型储氢合金电极的循环性能。
具体步骤为：
(1) 通过真空感应熔炼法制备AB3型La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20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La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末。
(2) 将步骤(1)制得的La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末和聚苯胺按照以下重量百分比进行混合：La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末为94%，聚苯胺为6%；混合后在200~250转/分钟的转速下球磨30~60分钟，即制得利用聚苯胺表面改性的AB3型储氢合金。
本发明方法操作简单，易于推广，且利于聚苯胺对具有良好应用前景的 Ni/MH 电池负极材料用AB3 型储氢合金进行表面改性，获得了具有良好循环性能以及优异动力学性能的合金电极材料。
具体实施方式
实施例：
(1) 通过真空感应熔炼法制备AB3型La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20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La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末。
(2) 将步骤(1)制得的La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末和聚苯胺按照以下重量百分比进行混合：La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末为94%，聚苯胺为6%；混合后在200转/分钟的转速下球磨60分钟，即制得利用聚苯胺表面改性的AB3型储氢合金。
用XRD技术、LAND 5.3B 电池测试系统以及 CHI660E 电化学工作站分别测定本实施例制得的改性AB3型储氢合金的相结构、循环稳定性和动力学性能，结果如下：
1) 合金经聚苯胺改性处理后，合金电极的最大放电容量得到改变。最大放电容量由未改性时的346.4 mAh/g提高到354.8 mAh/g。
2) 合金经聚苯胺改性处理后，循环稳定性得到了提高。50 次循环后，循环容量保持率从未改性时的 69.5% 增加到 73.0%，即 AB3 型合金经聚苯胺改性处理后，电极的循环性能得到改善。
3) 利用聚苯胺表面改性的AB3型储氢合金的交换电流密度、极限电流密度、腐蚀电位均增大，电化学反应阻抗减小。
总之，添加 6% 聚苯胺的电极具有最佳综合电化学性能。
研究结果证实，本实施例通过聚苯胺对La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金进行表面改性，聚苯胺改性并没有改变母体合金的结构，改性合金仍由 LaNi5 相和 La2Ni7 相组成；聚苯胺作为表面改性剂，不仅提高 AB3 型La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金电极的电化学性能，还改善电极的动力学性质。

Claims (1)

1.一种利用聚苯胺表面改性AB3型储氢合金的方法，其特征在于具体步骤为：
(1) 通过真空感应熔炼法制备AB3型La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20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La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末；
(2) 将步骤(1)制得的La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末和聚苯胺按照以下重量百分比进行混合：La0.94Mg0.06Ni3.49Co0.73Mn0.12Al0.20合金颗粒粉末为94%，聚苯胺为6%；混合后在200~250转/分钟的转速下球磨30~60分钟，即制得利用聚苯胺表面改性的AB3型储氢合金。
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