学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高倍率贮氢合金电极的制备及电化学性能研究

作　者: 李傲生
导　师: 刘开宇
学　校: 中南大学
专　业: 应用化学
关键词: 贮氢合金电极 高倍率性能 电化学性能 烧结 Co3O4
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文提出采用低温烧结及在贮氢合金电极中添加Co3O4的两种方法来改善AB5型贮氢合金电极的高倍率性能。采用XRD、SEM、EDX、BET和恒电流充放电,循环伏安以及电化学阻抗等电化学测试手段,研究了不同烧结温度(300℃～700℃)以及时间(0.5 h～5 h)处理的贮氢合金电极的电化学性能和不同Co3O4添加量(2 wt.%～8wt.%)的贮氢合金电极的电化学性能,尤其是两者的电化学动力学性能,初步探讨烧结机理以及Co3O4的作用机理,以求探索出能有效提高贮氢合金电极的高倍率性能的处理方法来满足MH/Ni动力电池发展需要。本文首先研究了烧结温度(300℃～700℃)对于贮氢合金电极电化学性能的影响,研究表明,随着烧结温度的升高,烧结贮氢合金电极的最大放电容量以及放电平台电压逐渐降低,300℃烧结电极放电容量和中值电位最高；极化电阻Rp、电荷转移电阻Pct逐渐增大,交换电流密度I0逐渐减小,烧结温度为300℃时候,Rp和Rct较未烧结合金电极分别降低34.7%和67.5%,I0提高53.0%；阳极极化和电位阶跃测试结果表明,烧结处理后,合金电极的氢扩散系数D明显增大,但随烧结温度升高呈先增大后减小趋势。合金电极的大倍率放电性能的变化规律跟上述几个动力学参数的变化规律基本一致,300℃烧结电极的大倍率性能最好,以1500 mA·g-1电流密度放电时,其HRD值较未烧结电极提高20.92%。研究了300℃不同烧结时间(0.5 h～5 h)对于贮氢合金电极电化学性能的影响。结果表明,烧结电极的活化性能以及放电容量随烧结时间延长逐渐降低,放电平台电压先增大后略有减小,烧结1 h电极放电中值电位最高；Rp和Rct均逐渐增大,I0逐渐减小；阳极极化测试表明,各烧结电极IL均要大于未烧结电极且随烧结时间延长呈先增大后减小的趋势,电极的氢扩散系数也符合这个规律。烧结电极的高倍率放电性能明显优于未烧结合金电极,随烧结时间增加,HRD值呈先增大后减小趋势,烧结1h电极性能最好,以1500mA·g-1电流密度放电时,其HRD值较未烧结电极提高20.92%。研究了不同Co3O4添加量的贮氢合金电极的电化学性能并初步探讨其作用机理。结果表明,添加Co3O4的贮氢合金电极具有较好的活化性能和较高的放电容量,Co3O4添加量越高,电极活化性能越好,放电容量越高,循环稳定性越好；添加Co3O4电极在放电末期1.15 V附近出现2次放电平台,随Co3O4添加量增大,2次放电平台愈加明显,平台电压增高；添加Co3O4贮氢合金电极Rp和Rct减小,10增大,电极表面的电催化活性提高,氢扩散速度加快,电极高倍率性能得到改善,Co3O4添加量越多,HRD值越大,以1500 mA·g-1电流密度放电时,添加8wt.%电极HRD比空白电极提高11.1%。添加Co3O4的贮氢合金电极的循环伏安曲线在阳极分支—0.7V附近出现Co→Co(OH)2氧化峰,峰电流随Co3O4添加量增大而增大。SEM和EDX测试表明,添加的Co3O4在电极表面分布较为均匀,通过电极反应在贮氢合金表明形成了含Co层,有利于增加电极放电容量和提高倍率性能。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 文献综述  9-25
  1.1 Ni/MH动力电池  9-15
    1.1.1 Ni/MH电池工作原理  9-10
    1.1.2 Ni/MH动力电池发展背景  10-13
    1.1.3 MH/Ni动力电池发展现状  13-15
    1.1.4 MH/Ni动力电池发展趋势  15
  1.2 提高贮氢合金电极高倍率性能的方法  15-19
    1.2.1 贮氢合金电极放电动力学  15-16
    1.2.2 提高贮氢合金电极高倍率性能的方法  16-19
  1.3 贮氢合金电极的烧结处理  19-21
    1.3.1 烧结的基本过程  19-20
    1.3.2 低温烧结贮氢合金电极  20-21
  1.4 MH/Ni电极负极添加剂的研究  21-23
    1.4.1 添加剂的类型  21-22
    1.4.2 负极添加剂的研究现状  22-23
  1.5 本文的研究目的和内容  23-25
第二章 实验原理与方法  25-30
  2.1 实验主要原料、试剂与仪器  25-26
  2.2 实验电极的制备  26
    2.2.1 烧结式贮氢合金电极制备  26
    2.2.2 掺杂四氧化三钻电极的制备  26
  2.3 电化学性能测试方法  26-29
    2.3.1 电化学测试装置  26-27
    2.3.2 电化学性能测试  27-29
  2.4 结构分析与表征  29-30
    2.4.1 X射线衍射分析(XRD)  29
    2.4.2 扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDX)  29-30
第三章 低温烧结处理AB_5型稀土基贮氢合金电极  30-50
  3.1 烧结温度对贮氢合金电极性能的影响  30-39
    3.1.1 不同烧结温度贮氢合金电极的电化学性能  30-33
    3.1.2 不同烧结温度贮氢合金电极的电化学动力学性能  33-37
    3.1.3 不同烧结温度贮氢合金电极的大倍率性能  37-39
  3.2 300℃不同烧结时间对贮氢合金电极性能的影响  39-48
    3.2.1 300℃不同烧结时间贮氢合金电极的电化学性能  39-42
    3.2.2 300℃不同烧结时间贮氢合金电极的电化学动力学性能  42-44
    3.2.3 300℃不同烧结时间贮氢合金电极的高倍率性能  44-46
    3.2.4 300℃烧结1h电极的物理测试分析  46-48
  3.3 本章小结  48-50
第四章 AB_5型贮氢合金电极添加Co_3O_4的电化学性能  50-66
  4.1 Co_3O_4的物理表征  50-51
  4.2 不同Co_3O_4添加量的贮氢合金电极电化学性能  51-58
    4.2.1 掺杂电极的活化性能与最大放电容量  51-52
    4.2.2 贮氢合金电极的循环性能  52-53
    4.2.3 贮氢合金电极的放电电压特性  53-54
    4.2.4 线性极化与电化学阻抗  54-56
    4.2.5 阳极极化与极限电流密度  56-57
    4.2.6 高倍率性能  57-58
  4.3 Co_3O_4作用机理的初步探讨  58-64
    4.3.1 循环伏安曲线分析  58-62
    4.3.2 SEM及EDX分析  62-64
  4.4 本章小结  64-66
第五章 结论  66-68
参考文献  68-75
致谢  75-76
攻读硕士期间发表的论文  76

相似论文

  1. TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能,TB332
  2. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  3. 芦苇基陶瓷的制备及性能研究,TQ174.1
  4. 凝胶注模SiC-AlN复相陶瓷的制备工艺与性能研究,TQ174.62
  5. 利用城市给水厂污泥制砖技术研究,X703
  6. 石墨烯和石墨烯基四氧化三钴复合物的制备及其电化学性能研究,O613.71
  7. 聚吡咯—钴氧化物的制备及其催化H2O2电还原性能研究,O643.32
  8. LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
  9. 反应烧结多孔钛酸铝材料的研究,TQ133.1
  10. 锂电池负极材料烧成用氧化铝坩埚的开发研究,TQ174.6
  11. 粉煤灰页岩烧结砖烧结过程中硫的固定及硫释放规律的研究,X701.3
  12. 稀土铝酸盐Dy3Al5O12、NdAlO3、LaAl11O18粉体制备及烧结行为研究,TB383.3
  13. 铁基阀板在烧结过程中的变形规律及其影响因素研究,TF124.5
  14. 低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究,TQ174.1
  15. 两步法反应烧结制备钛化物陶瓷复合材料,TQ174.1
  16. 镁合金表面MoS2/树脂杂化层的制备及其性能研究,TG174.4
  17. 基于数据驱动的烧结处理过程建模和控制,TP273
  18. 纳米级Bi2Te3粉体的制备及其烧结性能研究,TB383.1
  19. Mg-Ni-La块体金属玻璃体系的晶化和储氢性能研究,TG139.8
  20. Li铁氧体的低温制备及仿真应用,TM277
  21. 低压ZnO压敏陶瓷的制备及Y_2O_3掺杂改性研究,TN304.93

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 储氢合金
© 2012 www.xueweilunwen.com