储氢合金与石墨烯复合材料(HSAsRGO)的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105428627A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510996700.5H01M4/583(2010.01)(2006.01)(22)申请日2015.12.28H01M4/26G01N27/30(2006.01)(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人杨春成李苗苗崔荣超陈丽新文子朱永福赵明李建忱蒋青(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人朱世林王寿珍(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)的制备方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)的制备方法及其作为镍氢电池负极材料的应用。该复合材料是按照以下步骤制备的：a、在氩气保护条件下，通过电弧炉熔炼稀土元素和其他金属元素获得铸锭；b、将铸锭在氩气保护下退火并机械研磨得到合金粉末，其平均颗粒直径为50μm；c、根据改进的Hummers方法制备氧化石墨；d、将储氢合金置于氧化石墨胶体中，用水合肼还原，然后再退火，通过简单的自上而下的方法合成HSAs@RGO复合材料。该复合材料作为镍氢电池的负极材料具有优良的高倍率放电性能，在放电电流密度为3000mA/g时其容量保留率高达51.25％，几乎是单独储氢合金的4倍。本发明为进一步提高镍氢电池的综合性能，尤其是高倍率放电性能提供了新的方法和思路。CN105428627ACN105428627A权利要求书1/1页1.一种储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)的制备方法，包括以下步骤：a、在氩气保护条件下，将纯度为99.5％的稀土元素(La,Ce,Y)和纯度为99.9％的其他金属元素(Ni,Mn,Co,Al)在电弧炉中熔炼，得到其铸锭；b、将铸锭在氩气保护下退火并机械研磨得到母合金粉末，平均颗粒直径为50μm；c、根据改进的Hummers方法合成氧化石墨；d、将储氢合金置于氧化石墨胶体中，用水合肼还原，然后在氩氢混合气中退火，通过简单的自上而下的方法合成HSAs@RGO复合材料。2.根据权利要求1所述的储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)的制备方法，其特征在于：步骤a中铸锭的成分包括AB5，AB2，AB3型储氢合金。3.根据权利要求1所述的储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)的制备方法，其特征在于：步骤d中用水合肼还原之前，先加入氨水，调整氧化石墨的pH值，以得到均匀分散的还原氧化石墨烯。4.根据权利要求1所述的储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)的制备方法，其特征在于：步骤d中所述将铸锭在氩氢混合气中退火，目的是使石墨烯中还没有还原的一部分基团，包括羟基、羧基、羰基基团，得到还原，并且进一步增强HSAs和RGO之间的交互作用。5.根据权利要求1中所述的制备方法得到的储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)，其作为电极材料进行电化学测试，包括以下步骤：a、先将0.25～0.255g活性材料与1.0～1.02g羰基镍粉混合均匀后，再由压片机在8～20MPa的压力下压制成直径为10～15mm的电极片，所述活性材料包括HSAs@RGO复合材料或母合金；b、将步骤a中所制备的电极片作为工作电极，烧结的Ni(OH)2/NiOOH片作为对电极，氧化汞电极作为参比电极，25～35wt％的KOH溶液为电解质，组成标准的三电极系统进行电化学测试；c、用所述HSAs@RGO复合电极作为工作电极进行容量测试时，充放电电流密度均为60mA/g(0.2C)，活化圈数为4；进行高倍率放电性能测试时，充电电流密度为300mA/g(1C)，放电电流密度分别为300,600,900,1200,1500,2400,3000mA/g(10C)；d、电化学性能测试是在IVIUM电化学工作站上进行的，在相对于OCP(开路电位)的振幅为5mV时进行交流阻抗测试，测试的频率范围由100kHz至5mHz；在50％放电深度条件下，在相对于OCP的电势扫描范围为-5至5mV时，进行扫速为0.05mV/s的线性极化曲线测试；在50％放电深度条件下，在相对于OCP的电势扫描范围为0至1.5V时，进行扫速为5mV/s的阳极极化曲线测试；在100％充电状态下，在相对于Hg/HgO的+500mV的电势阶跃下，进行4000s的电流-时间曲线的测试；e、所述电极材料作为镍氢电池的负极材料，具有优良的高倍率放电性能。2CN105428627A说明书1/4页储氢合金与石墨烯复合材料(HSAs@RGO)的制备方法及其应用技术领域：[00