Ti-Ni系儲氫電極合金的微結構和電化學性能研究.pdf

1、本文在對國內外Ti基儲氫合金材料的研究進展進行全面綜述的基礎上，確定以抗腐蝕能力強、抗粉化性能好、合金組分數(shù)低、在實際生產(chǎn)中使用更為方便的Ti-Ni系合金為研究對象。本研究采用機械合金化法，以前過渡族金屬和后過渡族金屬Ti、Ni為基礎進行機械球磨制備了TiNi、Ti3Ni2、Ti2Ni三種二元非晶合金粉末，運用XRD、RDF、SEM、DSC等材料研究方法和恒電流充放電、循環(huán)伏安、電化學阻抗和階躍等電化學測試方法對不同球磨態(tài)的Ti-Ni系

2、合金進行了結構與電化學性能的系統(tǒng)研究，并從中選出具有較高放電容量且綜合性能較好的球磨70h的合金樣品，進一步研究了退火熱處理對該Ti-Ni系合金相結構與電化學性能的影響，力求進一步提高合金的綜合電化學性能。 對三種合金的XRD分析顯示，在機械合金化的過程中，Ti逐漸向Ni里擴散，二者在機械力的作用下融合形成合金。球磨10h后形成了部分TiNi、Ti2Ni、Ti3Ni2合金，球磨70h后形成了典型的非晶漫散射峰，合金轉變?yōu)榉蔷唷?/p>

3、由XRD數(shù)據(jù)進行RDF和g(r)計算表明，球磨70h后合金具有典型的長程無序、短程有序的非晶結構。采用DSC測量了不同球磨時間TiNi合金粉末放熱曲線。對于球磨30h的粉末，由于在球磨過程中積累的應變能的釋放，約從200℃到400℃出現(xiàn)了一個寬的放熱平臺。對于球磨70h、100h的合金粉末，基體變成了非晶態(tài)，在加熱過程中非晶晶化，約在530℃其DSC曲線上有一個明顯的相變點。晶化過程中應力完全釋放，形成以Ti2Ni、TiNi相為主的多晶

4、相組織。 隨著球磨時間的增加，合金非晶化程度增大，從而導致放電容量增大。三種非晶合金中，球磨70h的Ti3Ni2合金電極的放電容量最高，為173.3mAh/g。TiNi合金電極活化困難，隨充放電循環(huán)進行，放電容量不斷增加，而Ti2Ni和Ti3Ni2合金電極初始放電容量較高，但循環(huán)穩(wěn)定性不好，放電容量逐漸降低。對球磨70h的三種非晶合金樣品進行退火熱處理，晶化后樣品的放電容量均明顯增加，其中Ti2Ni合金電極容量高達289.2mA