عنوان پایان‌نامه
ارزیابی خواص الکترودی پودرهای نانو بلوری بر پایه تهیه شده نوسط آلیاژ سازی مکانیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1206;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70492
- تاریخ دفاع
- ۱۱ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمدرضا صادقپور
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ, علی محمد هادیان
- چکیده
- در پژوهش حاضر، سنتز پودرهای آلیاژی نانو‌بلورهای بر پایه‌ی Mg2Cu با جایگزینی مس بجای منیزیم در مقادیر مختلف ترکیب Mg2-xCux (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3) با به کار‌گیری آسیای پر انرژی سیاره‌‌ای انجام شد. ساختار محصولات آسیاکاری شده به وسیله‌ی پراش پرتوی ایکس و مورفولوژی و ابعاد ذرات به ترتیب به وسیله‌ی میکروسکپ الکترونی روبشی و میکروسکپ الکترونی عبوری ارزیابی شد. همچنین خواص الکتروشیمیایی الکترودهای بر مبنای محصولات آلیاژسازی مکانیکی در یک سل سه الکترودی به عنوان الکترود آند اندازه گیری شد. بررسی ساختار بلوری محصولات آسیاشده نشان داد که با گذشت 5 ساعت از زمان آسیاکاری ترکیب بین‌فلزی Mg2Cu با ساختار اورتورومبیک تشکیل شده و با گذشت 10 ساعت آسیاکاری تنها قله‌های مربوط به Mg2Cu مشاهده می‌شود و اثری از فاز‌های دیگر وجود ندارد. با افزایش مقدار مس تا 15/0 مول و زمان آسیاکاری تا 15ساعت، علاوه بر قله‌های Mg2Cu، قله‌های ساختمان بلوری MgCu2 نیز در الگوی پراش مشاهده شود. جایگزینی 3/0 مول منیزیم با مس و گذشت 30 ساعت آسیاکاری منجر به تشکیل ساختار شبه آمورف در الگوی پراش می‌شود. افزودن مس باعث کاهش اندازه‌ی بلورک‌ها و افزایش کرنش شبکه ترکیب بین‌فلزی Mg2Cu می‌شود. همچنین الکترود ساخته شده از مخلوط پودری Mg2Cu آسیاشده به مدت 30 ساعت با ظرفیت دشارژmAh/g 4/25 بیشترین ظرفیت را در سیکل اولیه از خود نشان داد. بررسی میزان ظرفیت دشارژ اولیه الکترودهای ساخته شده از محصولات آلیاژسازی مکانیکی، حاکی از افزایش سیکل پایداری با افزایش مس تا مقدار 1/0 مول روی این ترکیبات است. کلمات کلیدی: Mg2Cu، آلیاژ‌سازی‌مکانیکی، نانو‌بلور، ظرفیت دشارژ.
- Abstract
- In this study, nanocrystalline Mg2Cu-based powders were synthesized by substitution of Cu for Mg with different compositions of Mg2-xCux (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3) using high-energy planetary ball milling. The crystal structure of the milled powders were studied by X-ray diffraction (XRD) and the morphology and particle sizes were investigated by means of field emission scanning electron microscopy (FESEM) and transition electron microscopy (TEM), respectively. In addition, the electrochemical properties of the milled powders were measured in a trielectrode open cell as an anode electrode. The XRD results showed that Mg2Cu intermetallic compound with an orthorhombic crystal structure forms after 5 h of milling and by rising the milling time up to 10h, only the diffraction peaks of Mg2Cu can be observed. Increasing the Cu content and milling time up to x=0.15 and 15 h, respectively, leads to the appearance of MgCu2 peaks in addition to the Mg2Cu phase. Substitution of 0.3 mole Cu for Mg and prolonging milling times up to 30 h cause to formation of a semi-amorphous phase. Increasing the amount of Cu results in the reduction of crystallite size and lattice strain increment of Mg2Cu intermetallic compound. A maximum initial discharge capacity of ~25.4 mAh/g was measured for the electrode made of 30h milled product with the composition of 0.1. Also, further evaluations revealed that substitution of 0.1 mole Cu for Mg has a noticeable improvement on the cyclic stability. Keywords: Mg2Cu, mechanical alloying, nanocrystalline, discharge capacity
