عنوان پایان‌نامه
سنتز نانو بلورهای Mg۲Ni دارای افزودنی بر مبنای منگنز به عنوان الکترود منفی باتری قابل شارژ Ni-MH
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1130;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64801
- تاریخ دفاع
- ۰۷ تیر ۱۳۹۳
- دانشجو
- صفا حقیقت شیشوان
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- سنتز پودرهای آلیاژی نانوبلوری بر پایه‌ی ساختمان بلوری Mg2Ni جهت به کارگیری به عنوان الکترود منفی باتری نیکل- هیدرید فلزی Ni-MH با جایگزینی عنصر سوم منگنز به جای منیزیم با ترکیب‌های (5/0، 4/0، 3/0، 2/0، 1/0، 0x=) Mg2-xMnxNi توسط آسیاکاری پر انرژی مخلوط‌های پودری متشکل از عناصر اولیه‌ی نیکل، منیزیم و منگنز انجام شد. الکترودهای تولیدشده از پودرهای آسیاکاری مورد ارزیابی ساختاری و الکتروشیمیایی قرار گرفتند. بررسی ساختار بلوری و مورفولوژی محصولات آسیاکاری به ترتیب توسط دستگاه پراش‌سنج پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی نشان داد که با افزودن منگنز سینتیک تشکیل ترکیب بین‌فلزی Mg2Ni تسریع شده، زیرا در نمونه‌های فاقد منگنز این ترکیب در 10 ساعت آسیاکاری و در نمونه‌های منگنزدار در زمان 5 ساعت آسیاکاری تشکیل شده است. تصاویر میکروسکوپی الکترونی عبوری با حد تفکیک بالا از محصولات آسیاکاری نشان‌دهنده‌ی حضور همزمان فازهای آمورف و نانوبلوری است. افزایش ظرفیت دشارژ الکترودهای ساخته شده از محصولات پودری با افزایش منگنز حاکی از تأثیر مثبت افزودن منگنز بر خواص الکتروشیمیایی است. به دلیل تشکیل فاز جدید Mg3MnNi2 ظرفیت دشارژ الکترود ساخته شده از پودر آلیاژی با ترکیب (5/0 x=) Mg2-xMnxNi بعد از 60 ساعت آسیاکاری مقدار بیشینه ~ mAh/g 7/115 را در سیکل اولیه از خود نشان داد. پایداری سیکلی الکترودهای ساخته شده از پودرهای آلیاژی با ترکیب‌های (5/0، 3/0، 0x=) Mg2-xMnxNi در 20 و 60 ساعت آسیاکاری تا سیکل شارژ و دشارژ ششم انجام گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش منگنز پایداری سیکلی بهبود یافته است. کلمات کلیدی: آسیاکاری پر انرژی، Mg2Ni، باتری Ni-MH، منگنز، نانوبلور، خواص الکتروشیمی، ظرفیت دشارژ، پایداری سیکلی.
- Abstract
- Nanocrystalline Mg2Ni-based powders were synthesized by partial substitution of Mn for Mg with binary and ternary compositions of Mg2Ni and Mg2-xMnxNi (x= 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) using high-energy ball milling of initial elemental powder mixtures. The crystal structure of the milled powders were studied. In addition, electrodes were made from the milled products and their electrochemical properties were measured in 6M KOH electrolyte. X-ray diffraction showed that Mg2Ni crystal structure forms after 10 and 5 h of milling using Mg2Ni binary and Mg2-xMnxNi (x= 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) ternary powder mixtures, respectively. Thus partial substitution of Mn for Mg has found to be beneficial for Mg2Ni formation. Further investigation by Transmission Electron Microscopy revealed the presence of an amorphous phase besides the nanocrystalline Mg2Ni-based phases. Evaluation of electrode properties showed that partial substitution of Mn for Mg has a marked improvement on discharge capacity. A maximum initial discharge capacity of ~ 115.7 mAh/g was measured for the electrode made of 60h milled product with the composition of Mg1.5Mn0.5Ni; this was associated with the formation of a ternary intermetallic phase with the stoichiometry composition of Mg3MnNi2. In general, Mn was found to improve the cyclic stability of electrodes after 6 cycles. Keywords: High-energy ball milling, Mg2Ni, Ni-MH batteries, Mn, Nanocrystals, Electrochemical properties, Discharge capacity, Cyclic stability
