镁基合金具有高的储氢容量,是新型Ni/MH电池的潜在的负极材料之一。富镁相Mg-稀土合金的晶格是由LaNi5合金的晶格衍生而来,由于LaNi5合金优良的储氢性能,研究者对富镁稀土镁合金的储氢性能寄予很大希望。 在本文中,我们通过熔盐覆盖熔炼法制备了富镁相Nd-Mg合金(包括Nd5Mg41和NdMg12),并研究了合金的电化学储氢性能。结果显示,球磨制备的非晶结构的Nd5Mg41-200wt％Ni和NdMg12-200wt％Ni复合材料的电化学储氢放电容量分别达到953mAh/g和1173mAh/g(vs.Nd-Mg alloy)。作为氢不稳定元素,在非晶复合材料体相中存在的大量的Ni可以降低金属氢化物的稳定性,提高了合金的电化学可逆的储氢性能。 为了进一步提高富镁Mg-Nd合金的电化学储氢性能,以球磨制备的NdMg12-200wt％Ni复合材料为基础,我们利用CNTs和BN化合物对其进行了表面修饰,发现经球磨后,CNTs或BN化合物的纳米级碎片都分散在复合材料表面。而且,实验证明,经表面修饰后的样品的电化学储氢容量得到了提高。NdMg12-Ni-5wt％CNTs和NdMg12-Ni-3wt％BN复合材料的首次电化学放电容量达到416.6mAh/g and 442.9mAh/g,均高于原始的NdMg12-Ni复合材料。在球磨过程中带来的大量的晶界和晶体缺陷,能够提供更多的表面活性点和提高体相合金氢原子扩散能力。但是,CNTs或BN化合物表面修饰并不能有效的提高复合材料的电化学循环稳定性。 近年来有报道称,Co-非金属化合物,包括Co-B,Co-P和Co-Si化合物,在碱液中展示了良好的电化学储氢性能。在本实验中,通过直接球磨Co和BN化合物,制备了Co-BN复合材料(Co/BN=5/1),在碱液中表现出335mAh/g的电化学容量,超过一般的AB5系储氢合金。然而,通过,XRD,TEM,XPS和CV测试都表明,Co-BN复合材料在碱液中的电化学反应不是由于氢原子的氧化还原,应该是纳米尺度的金属态Co和Co(II)的相互转化。作为对照,球磨制备的Fe/BN复合材料的电化学容量为250mAh/g,而Ni/BN复合材料在相当宽的氢生成电位下保持惰性。 在实验中,RE-Mg合金表现了良好的缓冲纳米级Si在电化学脱嵌Li的循环中的强烈的团聚倾向和体积变化的能力,可以在很大程度上改善Si基电极的电化学循环性能。直接球磨CeMg12和Si制备的CeMg12-Si复合材料电极,展现了良好的可逆容量和循环性能。在30周循环中,含30wt％Si和40wt％Si复合材料的电化学容量分别稳定在350mAh/g和600mAh/g左右。含50wt％Si复合材料在前10周的循环中的电化学容量能保持在1000mAh/g左右。同时,XRD测试指出在电化学反应中形成了非晶Li-Si合金,同时,具有脱嵌Li活性的Mg2Si也在电化学过程中形成。由此,在电极反应过程中应包括Si及Mg2Si的电化学脱嵌Li反应,而前者为主反应。