含Ca稀土系A(chǔ)B-,3-和AB-,5-型儲氫電極合金的相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究.pdf

1、本文在全面綜述國內(nèi)外非AB5型稀土系儲氫合金研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，設(shè)計儲AB3型La-Ca-Mg-Ni(Co)系合金和AB5型Ml-Ca-Ni系合金作為研究對象，采用XRD以及衡電流充放電，電化學(xué)阻抗，線性極化，陽極極化等材料分析與電化學(xué)測試方法，對實驗合金的相結(jié)構(gòu)、電化學(xué)儲氫性能和循環(huán)衰退規(guī)律等進(jìn)行系統(tǒng)的研究。力求進(jìn)一步優(yōu)化合金的組成和相結(jié)構(gòu)，以提高合金的綜合性能。 對La-Ca-Mg-Ni四元合金的相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的研究表明：

2、La2-xCaxMgNi9(x=0.0～1.0)合金均為PuNi3型結(jié)構(gòu)，由LaNi3主相和部分LaNi5，LaNi2相組成，隨著Ca量的增加，合金的a軸和晶胞體積逐漸減少，晶胞呈均勻同向收縮。合金含Ca量x從0.0增加到0.8，其電化學(xué)性能提高，并在x=0.8時達(dá)到最佳，隨著Ca量的繼續(xù)增加，合金的容量、循環(huán)性能和高倍率性能逐漸降低；La1.2Ca0.8MgNi9合金的活化次數(shù)為2次，其最大放電容量達(dá)到411.7mAh/g，HRD12

3、00為55.6％，經(jīng)過50個循環(huán)后的容量保持率為42.0％；。 為了進(jìn)一步提高含CaAB3合金的循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率性能，從上述合金中選擇了放電容量最高，綜合性能較好的La1.2Ca0.8MgNi9合金為基礎(chǔ)，以Co元素替代Ni，構(gòu)成五元AB3合金，研究了Co對Ni部分替代后合金的相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的變化。結(jié)果表明，隨著Co含量的增加，合金的最大放電容量降低，從x=0.1時的397.9mAh/g降低到x=0.4時的276.2mAh

4、/g，而且使合金的循環(huán)性能降低，高倍率性能在x=0.2時達(dá)到最佳，HRD1200提高到71.6％。對合金電極動力學(xué)研究分析認(rèn)為，合金高倍率性能提高的主要原因是由于合金中電荷轉(zhuǎn)移速率和氫在合金體內(nèi)的擴(kuò)散速度得到提高的緣故。 本文還研究了以Ca部分替代的Ml0.8Ca0.2Ni5合金在不同溫度下(25，0，-10，-20℃)的電化學(xué)性能。通過XRD分析得出，合金主相仍為CaCu5型六方結(jié)構(gòu)，合金的最大放電容量隨溫度的變化，在-10℃