ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NGHIỀN LÊN QUÁ TRÌNH PHÓNG NẠP VÀ DUNG LƯỢNG CỦA ĐIỆN CỰC ÂM SỬ DỤNG HỢP KIM LaNi5

Dam Nhan Ba

Dam Nhan Ba Hung Yen University of Technology and Education

Abstract

Trong bài báo này chúng tôi trình bày nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nghiền lên cấu trúc, kích thước hạt vật liệu và dung lượng của hợp kim LaNi₅ được sử dụng làm điện cực âm trong pin nạp lại Ni-NH. Hợp kim LaNi₅ được chế tạo bằng phương pháp nóng chảy hồ quang trong môi trường khí Argon. Vật liệu sau khi chế tạo được nghiền với các thời gian khác nhau 5 giờ, 10 giờ, 15 giờ và 20 giờ trong môi trường cồn. Kết quả đo phóng nạp trên thiết bị Bi-Potentiostat 336 A cho thấy, với thời gian nghiền tăng quá trình phóng nạp ổn định và dung lượng của pin tăng đáng kể. Vật liệu sau khi nghiền 20 giờ (kích thước khoảng 50 nm) có dung lượng đạt tới 220 mAh/g tăng hơn 2,5 lần so với dung lượng của vật liệu ở dạng thô (50 μm) đo được khoảng 90 mAh/g. Như vậy có thể thấy, giảm kích thước vật liệu là một trong những phương pháp hiệu quả nhằm nâng cao chất lượng pin nạp lại Ni-MH.

References

X. Zhao and L. Ma, “Recent progress in hydrogen storage alloys for nickel/metal hydride secondary batteries,” Int. J. Hydrogen Energy, Jun. 2009, vol. 34, no. 11, pp. 4788–4796.

J. A. Martin, M. A. Perez, and J. Ferrero, “A Microcontroller- ased Intelligent Fast -Charger For Ni-Cd And Ni-M Batteries In Portable Applications,” Transactions on Industrial Electronis, 1998, pp. 1638–1643.

L. Ouyang, J. Huang, H. Wang, J. Liu, and M. Zhu, “Progress of hydrogen storage alloys for Ni-MH rechargeable power batteries in electric vehicles: A review,” Mater. Chem. Phys., 2017, vol. 200, pp. 164–178.

J. Díaz, J. A. Martín-ramos, A. M. Pernía, F. Nuño, and F. F. Linera, “Intelligent and Universal Fast Charger for Ni-Cd and Ni-MH Batteries in Portable Applications,” Transactions on Industrial Electronis, 2004, vol. 51, no. 4, pp. 857–863.

P. R. Behera, R. Farzana, and V. Sahajwalla, “Reduction of oxides obtained from waste Ni-MH battery’s positive electrode using waste plastics to produce nickel based alloy,” J. Clean. Prod., 2020, vol. 249, p. 119407.

K. Lota et al., “Electrochemical properties of modified negative electrode for Ni-MH cell,” Curr. Appl. Phys., 2020, vol. 20, no. 1, pp. 106–113.

M. Assefi, S. Maroufi, Y. Yamauchi, and V. Sahajwalla, “Pyrometallurgical recycling of Li-ion, Ni–Cd and Ni–MH batteries: A minireview,” Curr. Opin. Green Sustain. Chem., 2020, vol. 24, pp. 26–31.

S. Luo, T. B. Flanagan, and R. C. Bowman, “Hydrogen isotherms for annealed, un-activated LaNi5 (273-333 K),” J. Alloys Compd., 2013, vol. 574, pp. 443–450.

F. Torresan, L. V. Mogni, and M. R. Esquivel, “Metal/oxide Composites: Mechanisms of the Formation from the Thermal Decomposition of LaNi5,” Procedia Mater. Sci., 2015, vol. 8, pp. 1108–1117.

M. Spodaryk et al., “Description of the capacity degradation mechanism in LaNi5-based alloy electrodes,” J. Alloys Compd., 2015, vol. 621, pp. 225–231.

J. Liu et al., “Electrochemical performance and capacity degradation mechanism of single-phase La-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys,” J. Power Sources, 2015, vol. 300, pp. 77–86.

E. R. Pinatel, M. Palumbo, F. Massimino, P. Rizzi, and M. Baricco, “Hydrogen sorption in the LaNi5-xAlx-H system (0 ≤ x ≤ 1),” Intermetallics, 2015, vol. 62, pp. 7–16.

M. Balcerzak, M. Nowak, and M. Jurczyk, “Hydrogenation and electrochemical studies of La–Mg–Ni alloys,” Int. J. Hydrogen Energy, 2017, vol. 42, no. 2, pp. 1436–1443.

Y. huan Zhang, X. Wei, J. liang Gao, F. Hu, Y. Qi, and D. liang Zhao, “Electrochemical hydrogen storage behaviors of as-milled Mg–Ti–Ni–Co–Al-based alloys applied to Ni-MH battery,” Electrochim. Acta, 2020, vol. 342, p. 136123.

M. Landa-Castro, J. Aldana-González, M. G. Montes de Oca-Yemha, M. Romero-Romo, E. M. Arce-Estrada, and M. Palomar-Pardavé, “Ni–Co alloy electrodeposition from the cathode powder of Ni-MH spent batteries leached with a deep eutectic solvent (reline),” J. Alloys Compd., 2020, vol. 830, pp. 1–9.

N. Biliškov, G. I. Miletić, A. Drašner, and K. Prezelj, “Structural and hydrogen sorption properties of SmNi5−xAlx system – An experimental and theoretical study,” Int. J. Hydrogen Energy, 2015, vol. 40, no. 27, pp. 8548–8561.

A. Sobianowska-Turek, “Hydrometallurgical recovery of metals: Ce, La, Co, Fe, Mn, Ni and Zn from the stream of used Ni-MH cells,” Waste Manag., 2018, vol. 77, no. April 2009, pp. 213–219.

M. Nowak, M. Balcerzak, and M. Jurczyk, “Hydrogen storage and electrochemical properties of mechanically alloyed La1.5-xGdxMg0.5Ni7 (0 ≤ x ≤ 1.5),” Int. J. Hydrogen Energy, 2018, vol. 43, no. 18, pp. 8897–8906.

Đàm Nhân Bá, Ảnh hưởng của việc thay thế một phần Ni bằng Ga và Mg lên đặc trưng điện hóa và từ của hợp kim LaNi5, 2013, Luận án tiến sỹ, Đại học Bách khoa Hà Nội.