化學(xué)成分和退火處理對(duì)RE(NiCoMnAl)-,5-貯氫合金組織結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響.pdf

1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文首先對(duì)AB；型混合稀土系貯氫電極合金的國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了文獻(xiàn)綜述。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了RENi43。Co，Mn04AIo3(x=o5～13)和RENi39。Co。，Mno。A1。(x=01～O8)兩個(gè)合金系列，研究了合金中Co和Al的含量以及退火處理對(duì)合金的組織結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，特別是對(duì)合金在高溫(40—60。C)條件下的電化學(xué)性能的影響。力求探索出一定的規(guī)律，從而進(jìn)一步優(yōu)化合金的成分并改進(jìn)合金的制備工

2、藝，提高合金的高溫性能。一Y對(duì)RENi4，。co。Mno。Alo，合金(x=05～13)的研究表明：不同Co含量的合金均為單一的LaNi。相結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)c值和V值均隨X的增大而單調(diào)增大；增加co對(duì)Ni的替代量會(huì)降低合金的放氫平衡壓力，合金的有效吸放氫量減小，合金的標(biāo)準(zhǔn)氫化焓fiH。值增大；在高溫(40℃和60℃)條件下，合金均在3次循環(huán)內(nèi)活化：隨co含量X的增加，合金的最大放電容量有所減?。和瑫r(shí)，合金的最大放電容量隨著溫度的升高而也

3、減小；隨著含Co量X的增大或溫度的升高，合金的高倍率放電性能均有所降低：合金的循環(huán)穩(wěn)定性隨Co含量的增加而得到顯著改善。對(duì)RENi3，Co。Mno。Alo，合金(x=05～13)進(jìn)行真空退火處理(1050℃5h)的研究表明：退火態(tài)合金仍然保持單一的klNi。相結(jié)構(gòu)，但退火態(tài)合金LaNi，相的衍射峰更為尖銳，合金中La和Mn等成分的分布趨于均勻化；退火態(tài)合金的放氫PCT曲線更為平坦，放氫平臺(tái)變寬，合金氫化物的熱力學(xué)穩(wěn)定性有所增大：在不同的

4、環(huán)境溫度(25℃、40℃和60。C)下，退火態(tài)合金一般需要6—10次充放電循環(huán)才能活化，比鑄態(tài)合金(3次循環(huán)即可活化)的活化性能有所下降；當(dāng)x09時(shí)，退火處理可以顯著提高合金的最大放電容量：退火處理使合金的高倍率放電性能有所降低，但可以使合金的循環(huán)穩(wěn)定性顯著提高。在所研究的條件下，以co含量x=07的退火態(tài)合金的高溫性能較好，在60℃的條件下，合金的最大放電容量為2693mAh／g，300mA／g放電電流時(shí)的高倍率放電性能為9689％，

5、經(jīng)200次充放電循環(huán)后的容量保持率為5818％。對(duì)RENi39_。Coo，Mno4AI，合金(x=01～08)的研究表明：不同含Al量的合金均為單一的LaNi。相結(jié)構(gòu)；合金的c值隨x的增加而增大，而V值在x01～O3范圍內(nèi)隨X的增加而減小，并在x=03時(shí)達(dá)到最小值，當(dāng)x03時(shí)，隨X的增加而增大；增加Af對(duì)Ni的替代量會(huì)降低合金的放氫平衡壓力，并使合金的有效吸放氫量減小，合金氫化物的熱力學(xué)穩(wěn)定性有所增大；在高溫(40。C和60℃)條件F，

6、合金基本上在3次循環(huán)內(nèi)活化：40℃時(shí)，合金的最大放電容量先從x=01時(shí)的2713mAh／g增大到x=03時(shí)的2965mAh／g，然后隨X的增大逐漸降低到x=0，8時(shí)的2616mAh／g；60“C時(shí)，在x=0104范圍內(nèi)，隨X的增大，塑望盔堂堡主堂垡笙苧AbstractInthisthesis，theresearchanddevelopmentofABjtypemischmetal—basedhydrogenstorageelectrod

7、ealloyshavebeenreviewedOnthisbasis，twoseriesofalloys—RENi43。CoMIl04A103(x=O5～13)andRENi39。Coo7Un04AI。(x：o1tO8)weredesigned，andtheeffectsoftheamountofCoandAIonthephasestructuresandelectrochemicalperformanceofthealloyswere

8、systemicallyinvestigated，especiallyontheelectrochemicalpropertyathightemperature(40—60“C)FortheRENi43。CoxMn04A103(x=o5～13)alloys，itisfoundthatallthealloysaleconsistedofsingleLaNi5phaseThevaluesofcrystallaRiceconstantcand

9、VareenlargedasxincreasesTheequilibriumplateaupressureandthehydrogencapacitydropsbutthehydridingenthalpy(All。)increaseswiththeincreaseofxThealloyscanbeactivatedin3cyclesathightemperatures(40&60℃1Themaximumdischargecapacit

10、yandhighratedisehargeabilitydecreaseeitherxorthetemperatureincreasesThelargerCocontentxis，thebettercyclingstabilityofthealloyFortheannealedRENi43xCo。MIl04Alo3(x205～13)alloys，itisfoundthattheannealedalloysarestillconsisto

11、fsingleLaNi5phaseWhereasthediffractionpeakissharperthanthatoftheas—castalloys，andthecompositionsuchasLaandMnaremoreuniformTheequilibriumplateaupressurecurvesoftheannealedalloysareflatterandbroaderthanthatofas—castalloysa

12、swellasthethermodynamicstabilityofthehydrideincreasesTheannealedalloyneed610cyclestobeactivatedatdifferenttemperature(25“C、40“Cand60“C)，morethanthatoftheas—castalloywhichonlyneed3cyclesThemaximumdischargecapacityoftheall

13、oyschangesalittleaRerannealingtreatment、Ⅳimx09Annealingtreatmentdecreasesthehigh—ratedischargeabilityofthealloybutincreasesitscyclingstabilityAmongtheabovealloysstudied，theannealedalloywithx=07hasbetterperformanceathight

14、emperature，whichhasthedischargecapacityof2693mAh／gwithagoodhighrate—dischargeability(HRDlc9689％)andmoderatecapacityretention(5818％)after200cyclesatthetemperatureof60。CFortheRENi39xCoo7Mno4A1，(x=01～08)alloys，itisfoundthat

15、allthealloysareconsistedofsingleLaNi5phaseThevaluesofcrystallatticeconstantcareenlargedasxincreasesThevaluesofVdecreasewithxO3Theequilibriumplateaupressureandthehydrogencapacitydropsbutthehydridingenthalpy(AHo)increasesw

16、iththeincreaseofxThealloyscanbeactivatedin3cyclesathightemperaturesr40&60“C)Themaximumdischargecapacityandhigh—ratedischargeabilityat40℃increasesfrom2713mAh／gto2965mAh／gasxincreasesfrom01to03butdecreasesto2616mAh／gasxinc