合金化元素和退火處理對(La,Gd)-Mg-Ni系A2B7型儲氫合金電化學性能的影響.pdf

1、本文在對國內(nèi)外有關La-Mg-Ni系儲氫合金研究進展進行全面綜述的基礎上，確定了以A2B7型儲氫合金為研究對象，采用XRD、SEM、Rietveld全譜擬合及電化學測試等手段對合金的微觀組織結構和電化學性能進行了系統(tǒng)研究。研究表明，合金中A端Mg元素和B端Al元素對于改善合金電極的綜合性能起到了至關重要的作用，為此我們重點考察了Mg和Al含量的變化對合金微觀組織和電化學性能的影響。與此同時，我們還設計了新型Gd-Mg-Co合金，研究了M

2、g含量的變化對此合金結構及電化學性能的影響。
　　以綜合電化學性能較佳的低鎂含量合金La0.64Gd0.2Mg0.16Ni3.1Co0.3Al0.1為基礎，通過改變Mg元素含量的添加方式，系統(tǒng)研究了該條件下鎂元素成分波動(Mg過量值x)對合金微觀結構和電化學性能的影響規(guī)律。合金結構分析表明，合金退火組織由主相Ce2Ni7(Gd2Co7)型以及Pr5Co19型、PuNi3型和CaCu5型多相組成，隨Mg過量值x增加，合金中主相Ce2

3、Ni7型相豐度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，當Mg過量值0＜x≤50％時，合金組織的Ce2Ni7型主相豐度達到81～87.2％，x=0、80％時，其主相豐度減小至76.3％以下。電化學測試結果表明，隨Mg過量值x增加，合金電極最大放電容量呈先增加后降低趨勢，x=10％時具有最高的放電容量(384.6mAh/g);當Mg過量值x在5～50％范圍內(nèi)時，其電極循環(huán)穩(wěn)定性均保持在S100≥90％，此時鎂元素成分波動變化對合金電極循環(huán)穩(wěn)定性的影響不甚敏

4、感。而合金電極的高倍率放電性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，其中電極表面的電荷轉(zhuǎn)移速率是其反應動力學性能的主要控制步驟。退火溫度對合金的電化學性能產(chǎn)生了較大影響，當Mg過量值為10％，30％和50％時，隨退火溫度的升高，合金電極的放電容量及循環(huán)穩(wěn)定性均逐漸減小，而當x=80％時，其放電容量及循環(huán)穩(wěn)定性顯著增加。
　　以La0.8Gd0.2Ni3.3-xCo0.2Alx合金為基礎，系統(tǒng)研究了Al含量的變化對合金微觀組織和電化學性能的影響。

5、結果表明合金主要由Ce2Ni7(Gd2Co7)型相、PuNi3型相、CaCu5型相和LaNi相組成。隨著Al含量(x)增加，Ce2Ni7(Gd2Co7)型主相先增大后減小，PuNi3型相先減少后增加，而LaNi相則逐漸增多，當x=0.3時有CaCu5型相出現(xiàn)，其相豐度為26.64％。電化學測試結果表明，隨Al含量的不斷增加，合金電極的最大放電容量逐漸增大，而循環(huán)穩(wěn)定性則呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，當Al含量x=0.2時，合金電極具有最好的

6、綜合電化學性能。
　　本文設計了Gd-Mg-Co系列A2B7型Gd1-xMgxCo3.25Mn0.15Al0.1合金，系統(tǒng)研究了Mg含量對合金結構及性能的影響。研究結果表明，鑄態(tài)與退火合金組織相似，主要由CaCu5(GdCo5)型相、Gd2Co7型相和PuNi3(GdCo3)型相組成。隨Mg含量的增加，Gd2Co7型相先增大后減小，PuNi3型相表現(xiàn)出先減少后增加的趨勢，而CaCu5型相則逐漸增加，合金的晶胞體積逐漸減小。電化學測