機械合金化條件對儲氫材料Mg63Ni30Y7微觀結構和電化學特性的影響

在可充電電池應用領域，金屬間化合物Mg2Ni（形成Mg2NiH4氫化物）可作為一種儲氫材料而受到越來越大的關注。理論上講，H元素質量分數占到Mg2NiH4氫化物的3.6%，其電池放電能力應達到1000mAh/g，但實際上只有8mAh/g，這主要是Mg2Ni晶粒表層快速形成的氫化物層嚴重阻礙了氫原子擴散。而通過機械合金化的方法制備非晶態和納米晶粉末可以極大提高氫擴散能力，增強其氫化—去氫化反應動力。文章以Mg2Ni和稀土金屬Y為實驗材料，在不同機械合金化條件下，包括不同的研磨機類型、研磨周期、研磨溫度等，研究了合金化粉末的化學成分、微觀結構和形態、熱穩定性以及電特性等。結果顯示：采用SPEX 8000系列高能研磨機制備的合金化粉末具備納米晶相—非晶相相間的微觀結構，陽極極化曲線顯示出更高電流密度13-18mA/g，充放電測試曲線顯示出具備更高的zui大放電能力247mAh/g，所需研磨周期更短（第二個循環），且無需液氮冷凍輔助研磨；而Retsch PM 4000行星式研磨機制備的合金化粉末主要由非晶相組成，無納米晶生成，陽極極化曲線顯示其電流密度僅為3mA/g，需要更長的研磨周期（第五個循環）獲得zui大的放電能力216mAh/g，且每個周期間隔需要對研磨罐進行液氮冷卻處理。