文 献 综 述

1．选题背景

社会的发展离不开能源的支撑，能源是人类发展的不竭动力。人类社会的能源结构经历了薪材、煤炭和石油三个阶段后，进入多极化阶段，如今能源的发展面临着一个严峻的挑战。氢能是人类未来的理想能源。一是因它具有较高的热值：如燃烧1kg的氢气可产生1.25 x 10 6kJ的热量，相当于3kg汽油或4.5kg焦碳完全燃烧所产生的热量。再是氢资源丰富：我们知道, 地球表面接近3/ 4是被水覆盖的，水中含氢量达到11.1%。而其最大的优点是燃烧后的产物是水，不会产生环境污染的问题。但氢能的开发利用不是一件容易的事， 它需要解决2 个关键性的问题： 氢气的制取和氢气的储存。所以氢气的开发和利用被视为解决能源问题的一个重要途径而受到广泛关注。

1968年美国布鲁海文国家实验室首先发现镁-镍合金具有吸收氢气的功能[ 1]。第二年菲利普实验室又发现镧-镍合金在常温下能可逆地吸收和放出氢气。从此，储氢合金受到人们的极大关注。20 世纪80 年代以后，各种储氢合金如同雨后春笋不断涌现，各种应用研究也蓬勃开展。当前研究开发的储氢合金有镁系[2-4]、稀土系、钛系、锆铁系等[5-6]。

近年来，随着移动通信产品、笔记本电脑、数码相机等各种小型便携式电子产品的广泛应用，以及新一代电动自行车、电动汽车的商品化开发，对高容量二次电池的需求日益增加，加之环境保护的需要，世界各国都在致力于研究开发高能量密度、长循环寿命和无污染的”绿色电池”。而利用储氢合金的电化学吸放氢特性研制成功的金属氢化物一镍(Ni/MH)二次电池是近年来发展比较迅速的一种高能绿色二次电池，已成为最重要的储能载体之一。

其中，镁基储氢合金因其具有储氢量大(3.6wt.%，Mg2Ni理论容量999mAh/g，分别是AB5型合金的2.6倍和AB2型合金的1.6倍)、价格低廉、资源丰富，环境友好等优点，并成为国内外新的研究热点之一。但由于Mg基合金形成的氢化物Mg2H4过于稳定，即吸放氢动力学性能差，且在碱液中易被腐蚀从而循环稳定性差等问题，难以在储氢电化学领域应用。但研究表明，改善制备工艺、进行表面处理、利用元素取代、与其它材料复合、研究新型电解液等可改善镁基储氢合金的吸放氢动力学性能和循环稳定性。

本课题在实验室已有基础上，从改善镁基储氢合金的电化学性能入手，采用元素替代的方法，制备用于Ni/MH电池的负极的Mg3TixAl(1-x)Ni2合金，对于推进镁基储氢电极合金的实用化有重大意义。

镁基储氢合金由于其储氢量高，且资源丰富，价格低廉，多年来一直受到各国研究者的极大重视。由于镁基合金是中温型储氢合金，且吸放氢的动力学性能较差，从而限制了其使用范围，特别是在Ni/MH电池领域。浙江大学雷永泉等[7]采用机械合金化方法合成非晶态Mg50Ni50合金实现了室温下可逆充放电，合金第一次充放电循环的放电容量即可达到500mAh/g，从而使Mg-Ni系合金有望成为一种具有良好应用远景的新型高容量储氢合金电极材料。本实验室通过HCS 球磨的方法制备的Mg2Ni储氢合金，最大放电容量达到896 mAh/g，但循环稳定性不好。目前，通过改善合金制备方法、合金元素的取代和合金的表面改性复合制备等途径，镁基储氢合金的性能有所改善，但仍不能满足电池性能的要求。尽管存在许多困难，镁基合金仍然以其较高的能量密度吸引着众多研究者的关注。

2．制备工艺

采用不同的制备方法和工艺所制备的镁基储氢合金表现出不同的吸放氢性能。目前用来制备镁基储氢合金的方法主要有高温熔炼法，机械球磨法，扩散法，氢化燃烧合成法及等等。