根据设定的研磨时间,定期开罐取出少量粉末进行组织结构分析和性能测试。组织结构变化由RigakuD/max-3A型X射线衍射仪进行监测,Cu靶。电化学性能测试采用常规的H型三电极系统。正极室与负极室之间用玻璃滤片隔开。正极为Ni(OH)2片,参比电极为Hg/HgO电极。电解液为6mol/LKOH水溶液。系统温度用恒温水浴控制或保持室温。
试验用研究电极片用制备的合金粉末与200目左右的电解Cu粉按1B2的比例(200g合金粉末+400g铜粉)混合后在660MPa压力下冷压而成。电极片尺寸约为a10mm@1mm.
为Mg57Ni43成分的混合粉末X射线衍射谱随球磨时间的变化。由可以看出研磨至48h时,除形成漫散的非晶相特征峰外,合金中尚存较多的晶态Ni相;进一步研磨至54h,Ni相已大大减少;当研磨至60h时,衍射谱呈一个非常光滑的漫散峰,明混合粉末已完全转变为非晶相。为中经不同时间研磨的合金粉末的电化学容量(在100mA/g的放电速率下)。由可见合金的放电量随球磨时间的增加逐渐提高,当合金粉末完全转变为非晶相时,其电化学容量达到最大。这一结果明对于Mg57Ni43合金,随着研磨产物中非晶相的增加电化学容量逐渐增加。与此相似,在Mg67Ni33合金中也测试到同样的结果,即随着合金粉末中非晶相的增加电化学容量逐渐增加。
为Mg50Ni50合金X射线衍射谱随球磨时间的变化。由可以看出随着球磨过程的进行,Ni衍射峰强度逐渐降低,至36h则完全消失,在衍射谱上看不到其它晶态相的衍射峰,明此时研磨产物已经完全转变成了非晶相。进一步研磨至42h,非晶峰开始变窄,这与进一步研磨所导致的非晶相结构弛豫有关。而电化学性能测试却显示该合金在研磨30h时,其电化学容量最大。在36h时尽管合金呈均匀的非晶相,但是其放电容量却有所降低。并且在42h时,放电量更是大大地减少,这一结果显然与Mg57Ni43合金中得到的结果相悖。同样在Mg45Ni55成分合金中也发现,当合金呈完全的非晶态时其放电量并非最高,反而是当合金中存在少量Ni相时,合金的放电量最大。
然而从本文的实验结果来看,合金中非晶相所占的比例并非唯一决定合金充放电容量的因素,合金成分的作用似乎更大,尤其当Ni含量较高时。分析上述结果可以得出以下规律:当合金成分中Ni含量较低时,合金中非晶相所占的比例越大,合金的电化学容量越大。而当合金中Ni含量达到一定值后,由上述实验结果看即超过50%(原子分数)时,在保证非晶相中一定Ni含量的前提下,合金中适当弥散分布高活性的Ni原子,可进一步提高合金的电化学容量。