Ga là kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp. Vì vậy, khi đưa Ga vào thay thế cho Ni trong LaNi5 thì Ga dễ chảy ra, bao bọc các hạt vật liệu, giúp chống ion hóa bề mặt vật liệu. Mặt khác, nếu ta nghiền thì khi nạp dung lượng, các hạt vật liệu không bị vỡ ra. Ngoài ra, nó làm tăng bề mặt tiếp xúc, khiến dung lượng nạp vào tăng. Trên cơ sở đó, một hướng nghiên cứu mới, đó là nghiền vật liệu cho đến khi hạt vật liệu chỉ còn cỡ submicromet và đồng thời pha tạp Ga để Ga bao bọc các lớp hạt chống sự ôxi hóa. Với tinh thần như vậy, đề tài ra đời.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Lương ẢNH HƯỞNG CỦA Ga VÀ THỜI GIAN NGHIỀN LÊN PHỔ HÓA TỔNG TRỞ CỦA LaNi5 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Lương ẢNH HƯỞNG CỦA Ga VÀ THỜI GIAN NGHIỀN LÊN PHỔ HĨA TỔNG TRỞ CỦA LaNi5 Mã số : Chun ngành: Vật lý nhiệt LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS LƯU TUẤN TÀI Hà Nội 2014 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS. Lưu Tuấn Tài người Thầy – nhà khoa học đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này. Trong q trình thực hiện luận văn, Thầy đã tận tình chỉ bảo, gợi mở kiến thức để tơi đạt kết quả như ngày hơm nay Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy, Cơ cơng tác tại bộ mơn Vật Lý Nhiệt Độ Thấp đã cung cấp những kiến thức bổ ích, làm tiền đề giúp tơi thực hiện luận văn này Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè thân thiết đã ln ln động viên, cổ vũ tơi trong suốt thời gian qua Hà Nội, ngày 14 tháng 10 năm 2014 H ọc viên Nguy ễn Thị Lương MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1 : TỔNG QUAN 1.1. Vật liệu RT5 1.1.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu RT5 1.1.2. Vai trò của các nguyên tố thay thế trong hợp kim LaNi5 1.1.3. Khả năng hấp thụ và hấp phụ hyđrơ của các hợp chất liên kim loại RT5 1.1.4. Động học của q trình hấp thụ và giải hấp thụ của hyđrơ 1.1.5. Sự hấp thụ hyđrơ trong các hệ điện hố 1.1.6. Nhiệt động học hấp thụ………………………………………………… 1.1.7. Tính chất điện hố của các hợp chất RT5 làm điện cực âm trong pin nạp lại NiMH 1.1.7.1. Xác định các tính chất bằng phương pháp đo phóng nạp 1.1.7.2. Các tính chất điện hóa của RT5 1.1.8. Ảnh hưởng của các ngun tố thay thế………………………….…… 1.1.9. Sự ảnh hưởng của kích thước hạt 1.2. Pin nạp lại NiMH 1.2.1. Khái niệm về pin nạp lại NiMH 1.2.2. Cơ chế hoạt động của các pin NiMH Chương 2 : CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Chế tạo mẫu 2.1.1. Tạo mẫu bằng phương pháp nóng chảy hồ quang 2.1.2. Phương pháp nghiền cơ học 2.2. Phân tích cấu trúc bằng phương pháp đo nhiễu xạ tia X 2.3. Xác định hình dạng và kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử qt (SEM) 2.4. Các phép đo điện hố 2.4.1. Chế tạo điện cực âm 2.4.2. Hệ đo điện hóa…………………………………………….………… 2.4.3. Đo chu kỳ phóng nạp 2.4.4. Phương pháp qt thế vòng đa chu kỳ (CV) 2.4.4.1. Ngun lý chung 2.4.4.2. Phương pháp CV trong nghiên cứu điện cực LaNi5 2.4.5. Phương pháp tổng trở điện hố 2.4.5.1. Ngun lý chung 2.4.5.2. Phương pháp EIS trong nghiên cứu điện cực LaNi5 Chương 3: KẾT QUẢ VA THAO LUÂN ̀ ̉ ̣ 3.1. Cấu trúc tinh thể 3.2. Kết quả chụp ảnh SEM 3.3. Các kết quả đo điện hố 3.3.1. Kết quả đo phổ tổng trở 3.3.2. Phổ tổng trở của các mẫu ở dạng thơ 3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian nghiền lên phổ tổng trở KẾT LUẬN……………… …………………… ………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh mục hình ảnh Hình 3.12: Sự phụ thuộc của điện dung lớp kép Cdl……… Hình 3.13: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45với thời gian nghiền 5giờ………………………… Hình 3.14: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45với thời gian nghiền 10giờ………………………… Hình 3.15: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45với thời gian nghiền 15giờ………………………… Hình 3.16: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45với thời gian nghiền 20giờ………………………… Hình 3.17: Sự phụ thuộc của điện trở chuyển điện tích của các mẫu theo thời gian nghiền Hình 3.18: Sự phụ thuộc của điện dung lớp kép của các mẫu theo thời gian nghiền Danh mục bảng biểu Bảng 1.1: Giới hạn hàm lượng các ngun tố thay thế trong LaNi5xMx……4 MỞ ĐẦU Ngày nay, cơng nghệ thơng tin phát triển khơng ngừng. Cùng với sự phát triển đa dạng và phong phú của máy tính, thiết bị điện tử xách tay, các phương tiện bưu chính viễn thơng thì nguồn ni điện hóa như ắc quy NiMH là một bộ phận khơng thể thiếu. Đây là một trong những nguồn điện mới nhất, có những tính năng ưu việt về điện thế danh định, dung lượng tích trữ, thân thiện mơi trường cũng như số chu kỳ làm việc cao Ngun lý để chế tạo pin NiMH rất gần với ngun lý chế tạo pin NiCd nhưng ưu điểm của loại ắc quy NiMH là dung lượng lớn (lớn hơn 30 % đến 50 % so với ắc quy NiCd cùng chủng loại) và phế thải của nó khơng gây ơ nhiễm mơi trường [16]. Mặt khác, pin NiMH có thời gian sống dài hơn và có giá thành rẻ hơn khoảng 40 % so với pin Li. Mặc dù pin NiMH đã có mặt trên thị trường, nhưng hiện nay trên thế giới vẫn có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về loại ắc quy này với mục tiêu là để hiểu rõ hơn các q trình điện hố xảy ra trong ắc quy, nâng cao chất lượng của vật liệu làm ắc quy, cũng như việc giảm giá thành của sản phẩm. Các nghiên cứu trước đây tiến hành trên vật liệu làm điện cực âm của ắc quy Ni MH trên cơ sở hợp chất LaNi5 cho thấy: Khi thay thế Ni trong hợp chất liên kim loại LaNi5 bằng các kim loại 3d khác đã làm cải thiện đáng kể tính chất của vật liệu như: tăng hiệu suất phóng nạp, tăng thời gian sống Khi thay thế La bằng các kim loại đất hiếm khác, chúng ta đã tìm được vật liệu gồm nhiều kim loại đất hiếm có thành phần gần giống thành phần tổng đất hiếm Misch Metal trong khai thác tự nhiên, do vậy giá thành rẻ hơn mà vẫn giữ được, thậm chí làm cho các tính chất của điện cực âm trong pin nạp lại NiMH tốt hơn Với những u cầu ngày càng cao về chất lượng của pin sử dụng trong các sản phẩm điện tử, các nhà nghiên cứu đã khơng ngừng tìm kiếm các hợp chất mới và phương thức chế tạo mới để đưa ra các sản phẩm pin đáp ứng u cầu đó Với các đặc tính có thể hấp thụ cũng như giải hấp thụ một lượng lớn hyđrơ ngun tử tại áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng mà khơng làm hỏng cấu trúc mạng, vật liệu LaNi5xMx (M là ngun tố thay thế một phần Ni) đã được ứng dụng làm điện cực âm trong pin nạp lại NiMH. Các ngun tố M khi thay thế một phần cho Ni có thể cải thiện đáng kể tính chất điện hóa của vật liệu điện cực Ga là kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp. Vì vậy, khi đưa Ga vào thay thế cho Ni trong LaNi5 thì Ga dễ chảy ra, bao bọc các hạt vật liệu, giúp chống ion hóa bề mặt vật liệu. Mặt khác, nếu ta nghiền thì khi nạp dung lượng, các hạt vật liệu khơng bị vỡ ra. Ngồi ra, nó làm tăng bề mặt tiếp xúc, khiến dung lượng nạp vào tăng. Trên cơ sở đo, m ́ ột hướng nghiên cứu mới, đó là nghiền vật liệu cho đến khi hạt vật liệu chỉ còn cỡ submicromet và đồng thời pha tạp Ga để Ga bao bọc các lớp hạt chống sự ơxi hóa. Với tinh thần như vậy, trong đề tài luận văn tốt nghiệp cao học chun ngành vật lý nhiệt, tơi lựa chọn đề tài: “ Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 ” Bản luận văn này gồm những nội dung chính sau : Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo luận Kết luận Tài liệu tham khảo Chương 1 : TỔNG QUAN 1.1. Vật liệu RT5 1.1.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu RT5 Hệ hợp chất RT5 (với R là các nguyên tố đất hiếm, T là các nguyên tố kim loại chuyển tiếp như Co, Ni, Cu,…) có cấu trúc tinh thể lục giác xếp chặt kiểu CaCu5 (với nhóm khơng gian P6/mm). Cấu trúc này được tạo nên bởi 2 phân lớp: phân lớp thứ nhất được tạo thành bởi hai loại ngun tố khác nhau, đó là kim loại đất hiếm (R) chiếm các vị trí tinh thể 1a và các ngun tố kim loại chuyển tiếp (T) chiếm các vị trí tinh thể 2c, phân lớp thứ 2 gồm các ngun tử kim loại chuyển tiếp chiếm các vị trí 3g [6,10]. Trên Hình 1.1 là sơ đồ mạng tinh thể của hệ hợp chất LaNi5 Hình 1.1: Sơ đồ mạng tinh thể của hệ hợp chất LaNi5 1.1.2. Vai trò của các ngun tố thay thế trong hợp kim LaNi5 Những nghiên cứu trước đây cho thấy, khi thay thế một lượng La bằng các ngun tố đất hiếm khác và Ni bằng các ngun tố nhóm 3d thì cấu trúc tinh thể của hệ khơng thay đổi [14,15,17]. Nhờ tính chất tương tự nhau của các ngun tố đất hiếm, sự thay thế La bằng các ngun tố đất hiếm khác là khơng giới hạn do các dung dịch rắn La1xRxNi5 tồn tại với mọi nồng độ của ngun tố thay thế. Ngược lại, khi thay thế Ni bằng các ngun tố 3d khác trong LaNi5xMx thì nồng độ thay thế là có giới hạn như thấy trong bảng 1. [10] . Giới hạn thay thế tuỳ thuộc vào bán kính ngun tử, cấu trúc điện tử lớp vỏ của các ngun tố kim loại chuyển tiếp và phụ thuộc vào q trình cơng nghệ Q trình hấp thụ hyđrơ làm thể tích mạng tinh thể hợp kim LaNi5 tăng đến 25% (khi hấp thụ bão hòa). Chính sự giãn nở này là một trong những ngun nhân dẫn tới phá hủy vật liệu [8]. Điều này ảnh hưởng lớn tới việc ứng dụng hợp kim gốc LaNi5. Các nghiên cứu thay thế một phần La và Ni bởi các ngun tố khác nhằm khắc phục sự giãn nở, nâng cao dung lượng hấp thụ, nâng cao tuổi thọ, nâng cao tốc độ phóng nạp, hạ giá thành sản phẩm đang được tiến hành Bảng 1.1: Giới hạn hàm lượng các ngun tố thay thế trong LaNi5xMx [10] Ngun tố Giới hạn thay thế (M trong LaNi5xMx) x trong LaNi5xMx Si 0,6 Fe 1,2 Al 1,3 Mn 2,2 Cu, Co, Pt Hình 1.2: Sự thay đổi thể tích ơ mạng phụ thuộc nồng độ các ngun tố thay thế [10] Hình 1.2 cho thấy, sự thay đổi thể tích ơ mạng là gần như tuyến tính với hàm lượng thay thế x. Thể tích ơ mạng giảm trong các hợp chất hệ La1xRxNi5 và tăng trong hợp chất hệ LaNi5xMx [10]. Mỗi ngun tố thay thế có ảnh hưởng đến hằng số mạng tinh thể của hợp kim, nhưng ở mức độ rất khác nhau 1.1.3. Khả năng hấp thụ và hấp phụ hyđrơ của các hợp chất liên kim loại RT5 Động học xúc tác đã chỉ ra rằng, các kim loại chuyển tiếp như Fe, Ni, Co có khả năng hấp phụ một lượng hyđrơ trên bề mặt [2]. Do các ngun tố chuyển tiếp (phân nhóm 3d) có lớp điện tử 3d nên chúng có khả năng hình thành liên kết yếu với hyđrơ. Vì vậy, các ngun tử hyđrơ có thể bám trên bề mặt vật liệu và chúng 10 Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu LaNi4,55Ga0,45 sau khi nghiền Từ Hình 3.4 ta thấy: khi thời gian nghiền tăng, đặc trưng tinh thể của các mẫu giảm thể hiện ở sự mở rộng của đỉnh nhiễu xạ và cường độ đỉnh nhiễu xạ giảm. Điều đó chứng tỏ kích thước của vật liệu giảm khi thời gian nghiền tăng. Kết quả nhiễu xạ tia X cũng cho thấy sau khi nghiền cấu trúc của vật liệu khơng thay đổi 3.2. Kết quả chụp ảnh SEM Để xem xét ảnh hưởng của thời gian nghiền lên kích thước hạt và hình dạng hạt, mẫu LaNi4,55Ga0,45 được chọn làm đại diện để chụp ảnh SEM. Các kết quả chụp ảnh SEM cho thấy các hạt tương đối đồng đều và khi thời gian nghiền tăng thì kích thước hạt vật liệu giảm. Với thời gian nghiền là 5 giờ thì kích thước hạt khoảng 500 nm, sau 10 giờ nghiền kích thước hạt khoảng 300 nm, sau 15 giờ nghiền kích thước hạt khoảng 150 nm và sau 20 giờ nghiền thì kích thước hạt giảm xuống cỡ 40 50 nm, kết quả được thể hiện trên các Hình từ 3.5 đến 3.8. So sánh với các kết quả phổ nhiễu xạ tia X ta thấy kết quả là rất phù hợp 44 Hình 3.5: Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,55Ga0,45 (b) sau 5 giờ nghiền Hình 3.6: Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,55Ga0,45 (b) sau 10 giờ nghiền 45 Hình 3.7: Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,55Ga0,45 (b) sau 15 giờ nghiền Hình 3.8: Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,55Ga0,45 (b) sau 20 giờ nghiền 46 3.3. Các kết quả đo điện hố 3.3.1. Kết quả đo phổ tổng trở Hiệu suất của pin nạp lại NiMH được điều chỉnh chủ yếu bởi cơ chế động học của q trình chuyển điện tích trên bề mặt vật liệu cũng như chuyển khối lượng hyđrơ vào trong khối của vật liệu điện cực âm MH. Phổ tổng trở là một phương pháp hiệu quả nghiên cứu các tính chất của vật liệu điện cực Phép đo phổ tổng trở được thực hiện trên các mẫu với các thế phân cực E = 1,1 V (V/SCE) với điện áp xoay chiều hình sin có biên độ 5 mV và ở các tần số khác nhau trong phạm vi từ 1 MHz tới 5 mHz. Các thí nghiệm được tiến hành trên hệ thống tự động AUTOLAB được điều khiển và xử lý kết quả bằng mạch tương đương và phần mềm FRA. 3.3.2. Phổ tổng trở của các mẫu ở dạng thơ Đường cong Nyquist của các mẫu LaNi5xGax (x = 0,15; 0,25; 0,35; 0,45) ở dạng nghiền thơ (50 m) tại thế phân cực là – 1,1 V được thể hiện trên Hình 3.9 Hình 3.9: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi5xGax tại E= 1,1 V Từ hình vẽ cho thấy đặc trưng tổng trở của các mẫu LaNi5xGax (x = 0,15; 0,25; 0,35; 0,45) có dạng tương tự như của mẫu LaNi5. Đường cong Nyquist của các 47 mẫu chỉ gồm một hình bán nguyệt và có bán kính lớn dần lên đi khi nồng độ Ga tăng. Trong phổ tổng trở của điện cực âm MH, tại tần số cao, phổ tổng trở được xác định bởi điện trở dung dịch điện ly Rs còn tại tần số rất thấp, tổng trở được xác định bằng tổng điện trở dung dịch điện ly và điện trở chuyển dời điện tích Rct. Cả hai giới hạn này đều dịch chuyển về phía pha bằng 0o. Bán kính của đường cong bán nguyệt liên quan đến điện trở chuyển điện tích. Điều này có nghĩa là q trình chuyển điện tích dễ dàng hơn khi bán kính đường bán nguyệt nhỏ hơn. Từ Hình 3.10 cũng thấy rõ ràng rằng điện trở chuyển điện tích tăng khi nồng độ Ga tăng Để thấy rõ hơn ảnh hưởng của sự thay thế ngun tố Ga cho Ni lên phổ tổng trở của các điện cực hợp kim LaNi5xGax, chúng tơi đã tính tốn điện trở chuyển điện tích Rct và điện dung lớp kép Cdl của điện cực bằng phần mềm FRA và sử dụng phương pháp mạch tương đương. Hình 3.10: Sự phụ thuộc của điện trở chuyển điện tích Rct vào hàm lượng thay thế Ga cho Ni 48 Hình 3.11: Sự phụ thuộc của điện dung lớp kép Cdl vào hàm lượng thay thế Ga cho Ni Từ Hình 3.10 và 3.11 ta thấy: tại cùng điện thế phân cực E = 1,1 V cho tất cả các mẫu, khi thành phần Ga thay thế cho Ni tăng, Rct tăng và ngược lại Cdl giảm. Điều đó làm cho việc chuyển điện tích trở nên khó khăn hơn. Ngồi ra, sự sụt giảm của Cdl cũng cho thấy mật độ của các ion dẫn điện tại lớp kép giảm, dẫn đến khả năng trao đổi điện tích tại biên pha và bề mặt điện cực giảm. Ga pha tạp làm cho trở kháng của vật liệu tăng lên, nhưng thời gian sống của pin lại được tăng lên, đủ để có thể sử dụng làm điện cực âm cho pin sạc NiMH. Mặt khác, do điện trở suất của Ga (270 nΩ.m) lớn hơn Ni (69,3 nΩ.m) nên khi pha tạp Ga vào vật liệu gốc LaNi5 đã làm cho tổng trở của vật liệu tăng lên 3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian nghiền lên phổ tổng trở Từ các đường cong Nyquist trên Hình 3.12 – 3.16 cho thấy, dạng phổ tổng trở của các hợp chất trước và sau khi nghiền đều có dạng giống nhau và có dạng phổ tổng trở giống như của mẫu LaNi5 trong các nghiên cứu trước đây. Các đường bán nguyệt của phổ tổng trở sẽ nhỏ đi khi độ phân cực tăng. Điều đó cũng cho thấy 49 rằng đặc tính dẫn của LaNi5 và LaNi4.55Ga0.45 trước và sau khi nghiền khơng có gì thay đổi và giống như LaNi5 dạng bột nghiền thơ 50 m. Với thời gian nghiền càng tăng thì giá trị của tổng trở càng giảm Hình 3.12: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 0 giờ 50 Hình 3.13: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 5 giờ Hình 3.14: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 10 giờ Hình 3.15: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 15 giờ 51 Hình 3.16: Đường cong Nyquist của mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 20 giờ Sử dụng phương pháp mạch điện tương đương và phần mềm FRA xác định các thơng số Rct và Cdl của các vật liệu điện cực để thấy rõ hơn ảnh hưởng của kích thước hạt lên phổ tổng trở của vật liệu điện cực. Các kết quả được thể hiện trong các Hình 3.17 và 3.18 52 Hình 3.17: Sự phụ thuộc của điện trở chuyển điện tích của các mẫu theo thời gian nghiền 53 Hình 3.18: Sự phụ thuộc của điện dung lớp điện tích kép của các mẫu theo thời gian nghiền Từ Hình 3.17 và 3.18 cho thấy rằng: hợp chất sau khi nghiền có điện trở chuyển điện tích nhỏ hơn so với vật liệu khi chưa nghiền, đồng thời điện dung lớp điện tích kép cũng lớn hơn. Điều đó chứng tỏ, sau khi nghiền thì khả năng tiếp xúc hay diện tích tiếp xúc của các hạt đã lớn hơn nhiều so với khi chưa nghiền làm cho khả năng dẫn điện, chuyển điện tích dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, sự tăng lên của Cdl chứng tỏ sau khi nghiền bề mặt hoạt hố của các hạt đã tốt hơn, sự tăng lên của Cdl cho thấy mật độ của các ion dẫn tại lớp điện tích kép lớn, dẫn đến khả năng trao đổi điện tích tại biên pha dung dịch điện ly và bề mặt điện cực được thực hiện dễ dàng. Nói cách khác, q trình phóng nạp của điện cực sẽ xảy ra tốt hơn Điều này hồn tồn phù hợp với các nghiên cứu trước đây về tính chất điện hóa của vật liệu điện cực âm dùng trong pin nạp lại NiMH. Khi thời gian nghiền tăng thì kích thước hạt vật liệu giảm làm tăng bề mặt tiếp xúc gi ữa vật liệu và dung 54 dịch điện ly làm cho dung lượng thực tế của pin tăng lên. Ngồi ra, khi kích thước hạt giảm thì các thơng số khác của pin cũng được cải thiện KẾT LUẬN Trong qua trinh th ́ ̀ ực hiên ban ln văn nay, tơi đa hoc hoi va th ̣ ̉ ̣ ̀ ̃ ̣ ̉ ̀ ực hiên nhiêu ph ̣ ̀ ương phap nghiên c ́ ưu khac nhau, nhât la tiêp cân đ ́ ́ ́ ̀ ́ ̣ ược cac b ́ ước nghiên cứu va đăc tr ̀ ̣ ưng cac tinh chât cua cac loai pin NiMH đang rât thông dung hiên nay. Cac kêt qua tôi ́ ́ ́ ̉ ́ ̣ ́ ̣ ̣ ́ ́ ̉ thu được co thê đ ́ ̉ ược tom tăt nh ́ ́ ư sau: Đa chê tao thanh công hê mâu đ ̃ ́ ̣ ̀ ̣ ̃ ơn pha LaNi5xGax băng ph ̀ ương phap nong ́ ́ chay hô quang v ̉ ̀ ơi x = 0,1 ÷ 0,5 ́ Đã nghiền thành cơng mẫu LaNi5xGax bằng phương pháp nghiền cơ học đến kích thước 40 – 50 nm 55 Đã chứng tỏ được khi nồng độ Ga pha tạp tăng sẽ làm cho điện trở chuyển điện tích Rct tăng từ 31 Ω/g đến 110 Ω/g và ngược lại điện dung lớp điện tích kép Cdl giảm từ 34 µF/g xuống 12 µF/g, khiến trở kháng của vật liệu tăng lên. Tuy nhiên, thời gian sống của pin lại được kéo dài, đủ để có thể sử dụng làm điện cực âm cho pin nạp lại NiMH Đã chứng tỏ được khi thời gian nghiền tăng thì kích thước hạt vật liệu giảm làm điện trở chuyển điện tích Rct giảm từ 110Ω/g xuống còn 30Ω/g, nghĩa là khả năng dẫn điện, chuyển điện tích của điện cực dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, tăng lên của điện dung lớp điện tích kép Cdl từ 12µF/g đến 70µF/g chứng tỏ sau q trình phóng nạp của điện cực sẽ xảy ra tốt hơn Điều đó cho thấy, khi tăng thời gian nghiền, hiệu suất và dung lượng của pin tăng lên đáng kể Như vây cac kêt qua cua ln văn cho th ̣ ́ ́ ̉ ̉ ̣ ấy bằng việc pha tạp Ga và áp dụng phương pháp nghiền vật liệu tới độ hạt submicro chúng ta có thể chế tạo ra được loại pin Ni–MH có dung lượng cao hơn và thời gian sống kéo dài hơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đàm Nhân Bá (2011), Ảnh hưởng của nguyên tố pha tạp lên đặc trưng từ điện hóa của vật liệu trên sở LaNi5 Mg2Ni, Luận án tiến sĩ ITIMS Đức, N.H (2003), Vật liệu liên kim loại, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội An, X. H., Pan, Y. B., Luo, Q., Zhang, X., Zhang, J. Y., & Li, Q. (2010). Application of a new kinetic model for the hydriding kinetics of LaNi5xAlx (0≤x≤1.0) alloys, Journal of Alloys and Compounds, 506(1), pp. 63–69. Conway, B E, White, R. E., Plenum, K., York, N., & Lasia, A. (2002). A . Lasia , “ Applications of the Electrochemical Impedance Spectroscopy to Hydrogen Adsorption , Evolution and Absorption into Metals ”, Modern 56 Aspects of Electrochemistry , Applications of Electrochemical Impedance Spectroscopy to Hydrogen Adsorption , 35, pp.1–49 Conway, B.E., & Jerkiewicz, G (1993), Thermodynamic and electrode kinetic factors in cathodic hydrogen sorption into metals and its relationship to hydrogen adsorption and poisoning Journal of Electroanalytical Chemistry, 357(12), pp. 47–66. Cuevas, F., Joubert, J.M., Latroche, M., & PercheronGuégan, a. (2001), Intermetallic compounds as negative electrodes of Ni/MH batteries, Applied Physics A Materials Science & Processing, 72(2), pp. 225–238. Hongmei, J., Guoxun, L., Chuanhua, Z., & Ruikun, W (1999), Factors affecting the characteristics of the negative electrodes for nickelmetal hydride batteries. Journal of Power Sources, 77(2), pp. 123–126. Lundqvist, A. (1998), Determination of the Diffusion Coefficient and Phase Transfer Rate Parameter in LaNi[sub 5] and MmNi[sub 3.6]Co[sub 0.8]Mn[sub 0.4]Al[sub 0.3] Using Microelectrodes Journal of The Electrochemical Society, 145(11), pp. 3740. Meli, F. (1992), Surface and bulk properties of LaNi 1xSix alloys from the viewpoint of battery applications, 190, pp. 17–24 P H L Notten (1994), Rechargeable nikel metal hydride batteries 10 asuccessful new concept , Vol. 281, pp. 151 –196. Qian, S Y., Conway, B E., & Jerkiewicz, G (1998), Kinetic 11 rationalization of catalyst poison effects on cathodic H sorption into metals: relation of enhancement and inhibition to H coverage, Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions, 94(19), pp. 2945–2954. Schlapbach, L., Seiler, A., Siegmann, H., WaldkiRCH, T., Zucher, P., 12 Brundle, C (1979), Self restoring of the active surface in LaNi 5, International Journal of Hydrogen Energy, 4(1), pp. 21–28. Szpak, S. J. (1994), Metal / Hydrogen Energy Storage , Selected Technical 13 Issues 6 57 Talagañis, B a., Esquivel, M R., & Meyer, G (2009), A twostage 14 hydrogen compressor based on (La,Ce,Nd,Pr)Ni 5 intermetallics obtained by low energy mechanical alloying – Low temperature annealing treatment, International Journal of Hydrogen Energy, 34(4), pp. 2062–2068. Wang, X., Chen, R., Zhang, Y., Chen, C., & Wang, Q. (2007), Hydrogen 15 storage properties of (La–Ce–Ca)Ni5 alloys and application for hydrogen compression, Materials Letters, 61(45), pp. 1101–1104. Watada Masaharu, Kuzuhara Minoru, O. M. (2006), Development trend of 16 rechargeable NickelMetal Hydride Battery ror replacement of Dry Cell, Science Links Japan, 3(2), pp. 46–53. Zaluska, A., Zaluski, L., Tanaka, H., Kuriyama, N., & Tunold, R. (2000), 17 Structure and related properties of (La,Ce,Nd,Pr)Ni alloys, 306, pp. 235– 244 Zidoune, M., Grosjean, M.H., Roué, L., Huot, J., & Schulz, R (2004), 18 Comparative study on the corrosion behavior of milled and unmilled magnesium by electrochemical impedance spectroscopy, Corrosion Science, 46(12), pp. 3041–3055. 58 ... 3.2. Kết quả chụp ảnh SEM 3.3. Các kết quả đo điện hố 3.3.1. Kết quả đo phổ tổng trở 3.3.2. Phổ tổng trở của các mẫu ở dạng thơ 3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian nghiền lên phổ tổng trở KẾT LUẬN………………...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Lương ẢNH HƯỞNG CỦA Ga VÀ THỜI GIAN NGHIỀN LÊN PHỔ HÓA TỔNG TRỞ CỦA LaNi5 Mã số : ... lý nhiệt, tơi lựa chọn đề tài: “ Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 ” Bản luận văn này gồm những nội dung chính sau : Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm