5.1　球磨CeMg12/Ni储氢合金微观结构及电化学性能

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到目前为止,Mg基储氢材料的研究已经形成多个系列,除了纯镁和Mg-Ni系之外还包括RE-Mg系储氢合金,该类储氢合金的理论电化学放电容量达1000mAh/g。然而,其较差的电化学循环稳定性成为制约其实际应用的瓶颈,也成为科研工作者极力攻克的关键科学问题。在改善该类合金微观结构及电化学吸/放氢性能的过程中,运用球磨工艺结合添加过渡金属及其化合物的办法可以取得非常显著地效果。Ouyang等研究了Mg3Mm 合金储氢性能的变化机制,认为Ni的添加可以改善合金的热力学稳定性,进而改善其储氢性能。Gao 在机械球磨La2Mg17 的过程中添加了一定量的Ni粉之后发现金属镍相均匀分散在纳米晶的母相,这显著地改善了合金的电化学放电容量,当Ni的添加量为200wt.%时合金最大电化学放电容量达1000mAh/g以上。Lu在文献中在对Nd5Mg41 合金进行球磨的过程中添加不同含量的Ni粉有助于增强合金内部非晶纳米晶形成能力结构。作者分析认为合金内部纳米晶的多晶界性、非晶合金的多缺陷性、在合金颗粒表面形成的富镍层及分散在合金内部的纳米Ni晶粒均有助于改善球磨Nd5Mg41 合金的电化学反应动力学性能。Wang采用机械球磨法制备了PrMg12-xNix/Ni复合储氢合金。结果发现在球磨过程中添加一定量的Ni可以显著改善合金的电化学性能,其中球磨PrMg11Ni+150wt.%Ni合金具有最好的电化学放电及动力学性能,究其原因与合金内部形成的最佳非晶纳米晶有关。另外,合金的电化学循环稳定性随着Ni含量的增加得到显著改善,这与合金在电化学循环过程中形成的Mg(OH)2 钝化层以及合金内部形成的非晶密切相关。基于以上的文献调研发现关于CeMg12 型合金电化学性能的研究相对较少,特别是从热力学及动力学角度研究过渡金属及过渡金属化合物对稀土镁系储氢合金电化学性能影响的研究更是少之又少。因此,本部分在球磨CeMg12 合金的过程中通过添加过渡金属Ni及过渡金属化合物研究合金热力学、动力学及电化学综合性能的影响。