W、Nb、Mo替代Ni對La-Mg-Ni-Co系貯氫電極合金結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響.pdf

1、本文在全面綜述非AB5型貯氫合金的國內(nèi)外研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,確定了以La-Mg-Ni-Co系貯氫合金作為研究對象,以La0.7Mg0.3Ni2.45Co0.75Mn0.1Al0.2合金為初始合金,采用XRD和電化學(xué)分析測試等手段,分別研究了高熔點元素W、Nb部分替代Ni對合金結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響以及Mo部分替代Ni對合金電化學(xué)性能的影響,力求闡明合金的成分、結(jié)構(gòu)與合金電化學(xué)性能之間的聯(lián)系并探索第二相的生成規(guī)律,以期為進(jìn)一步改善型該系貯氫

2、合金的綜合電化學(xué)性能打下基礎(chǔ)。對W部分替代Ni后La0.7Mg0.3Ni2.45-xCo0.75Mn0.1Al0.2Wx(x=0-0.15)貯氫電極合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明:所有合金均主要由斜六面體PuNi3型的(La,Mg)Ni3相和六方CaCu5型的LaNi5相所組成,當(dāng)x=0.02-0.15時有Co7W6第二相生成,其含量隨x的增加而增加;x=0.15時,另有W單質(zhì)相析出。合金的晶胞參數(shù)、晶胞體積以及相豐度

3、均呈現(xiàn)較復(fù)雜的變化;電化學(xué)性能測試指出,合金的循環(huán)穩(wěn)定性有相當(dāng)?shù)母纳?但是最大放電容量隨x的增加一直減小,合金的高倍率放電能力、電化學(xué)反應(yīng)阻抗、交換電流密度、極限電流密度、氫擴(kuò)散系數(shù)的研究表明,合金電極的電化學(xué)動力學(xué)性能先提高后降低,最后又略有升高,Co7W6第二相沒有表現(xiàn)出明顯的表面電化學(xué)催化能力。綜合比較發(fā)現(xiàn),當(dāng)W替代量x=0.05時,合金的綜合電化學(xué)性能最好。其最大放電容量為339.3mAh/g,活化次數(shù)為2次,在600mA/g放

4、電電流密度下的高倍率放電能力(HRD600)為79.8％,經(jīng)150次充放電循環(huán)后的容量保持率(S150)為59.3%。對Nb部分替代Ni后La0.7Mg0.3Ni2.45-xCo0.75Mn0.1Al0.2Nbx(x=0-0.1)貯氫電極合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明:所有合金均仍主要由斜六面體PuNi3型的(La,Mg)Ni3相和六方CaCu5型的LaNi5相所組成,當(dāng)x=0.02-0.1時有AlNb2第二相生成,其

5、含量隨x的增加而增加。隨著Nb替代量的增加,除x=0.02時外,合金晶胞參數(shù)、晶胞體積均呈逐漸增大趨勢,(La,Mg)Ni3相豐度逐漸下降,LaNi5相豐度相應(yīng)上升;電化學(xué)性能測試指出,隨x的增加合金的循環(huán)穩(wěn)定性逐漸下降,最大放電容量一直減小,合金的高倍率放電能力、電化學(xué)反應(yīng)阻抗、交換電流密度、極限電流密度、氫擴(kuò)散系數(shù)的研究表明,合金電極的電化學(xué)動力學(xué)性能先略有提高然后降低,可能主要是AlNb2第二相的氫化物室溫下過于穩(wěn)定不能可逆吸放氫

6、所致[90]。綜合比較發(fā)現(xiàn),當(dāng)Nb替代量x=0.02時,合金的綜合電化學(xué)性能稍好。其最大放電容量為351.1mAh/g,活化次數(shù)為5次,在800mA/g放電電流密度下的高倍率放電能力(HRD800)為89.2%,100次充放電循環(huán)后的容量保持率(S100)為59.1%。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文對Mo部分替代Ni后L助7Mgo3Ni2.45一xCoo.75Mno.IAloZMo、(x=0一0.1)貯氫電極合金的電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果