夏同驰,李晓峰,董会超,李 超

(郑州轻工业学院材料与化工学院,河南省表界面科学重点实验室,河南,郑州 450002)

具有大电流放电性能、高容量、长寿命的氢镍电池在动力电源领域的应用前景广阔[1]。目前普遍采用的AB5型贮氢合金电化学性能良好,但由于固有的特性,传统单一的合金很难完全满足动力电源的要求[2]。在改善贮氢合金性能的工作中,制备贮氢合金复合材料是有效途径之一[3]。

石墨烯具有优异的性能,比表面积很高,且化学稳定性、导电性和催化性能很好,已有用于修饰电极、燃料电池、锂离子电池和超级电容器等方面的报道[4]。本文作者将石墨烯与稀土贮氢合金复合,制备贮氢合金/石墨烯复合材料,用作氢镍电池负极材料,并研究了制备的氢镍电池的性能。

1 实验

1.1 贮氢合金/石墨烯复合材料的制备及分析

用改进的Hummers法[5]制备氧化石墨。将0.05 g氧化石墨放入蒸馏水中超声振荡,分散至溶液呈透明状,加入1 ml水合肼(天津产,AR)还原,在90℃下反应90 min,经抽滤、蒸馏水、无水乙醇交替洗涤,再在80℃下真空(真空度为0.1 MPa)干燥12 h,得到石墨烯聚集物,备用。将贮氢合金粉 MmNi3.55Co0.75Al0.2Mn0.5(Mm=Ce、La、Nd、Pr,宁波产)与所得石墨烯聚集物按质量比97∶3混匀后,在玛瑙碾钵中研磨5～6 h,得到贮氢合金/石墨烯复合材料。

用JSM6490型扫描电子显微镜(日本产)观察表面形貌;用D8 Advance X射线衍射仪(德国产)分析物相结构。

1.2 贮氢合金电极的制作

将贮氢合金粉或贮氢合金/石墨烯复合材料(简称复合贮氢合金)与镍粉(99.5%,天津产)以质量比 10∶1混合,加入聚四氟乙烯乳液(60%,上海产)调成膏状,涂覆在1.6 mm厚的泡沫镍(长沙产)上,在60℃下干燥1 h,以 5 M Pa的压力压成0.35 mm厚、设计容量为100 mAh的贮氢合金电极。……