La-Mg-Ni-Co系A(chǔ)B-,3-型貯氫電極合金的相結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能.pdf

1、本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外稀土系非AB5型貯氫合金的研究進(jìn)展進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上，確定以L(fǎng)a-Mg-Ni-Co系A(chǔ)B3型合金作為研究對(duì)象，采用XRD分析及恒電流充放電、線(xiàn)性極化、恒電位階躍放電等電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，系統(tǒng)地研究了La0.7Mg0.3(Ni0.85Co01.5)x(x=3.1-3.6)合金的相結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能，并從中并從中篩選出一種具有較高容量且綜合性能較好的La0.7Mg0.3(Ni0.85Co01.5)3.4合金。并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研

2、究了退火處理對(duì)La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)3.4合金相結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響以及Cu對(duì)Ni的部分替代對(duì)La0.7Mg0.3(Ni0.85-xCo0.15Cux)3.4(x=0-0.03)合金相結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響規(guī)律與機(jī)制，力求進(jìn)一步提高合金的綜合電化學(xué)性能。 對(duì)La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)x(x=3.1-3.6)合金的XRD分析顯示，所有合金均由一種PuNi3型結(jié)構(gòu)的(La,Mg)Ni

3、3主相及少量的LaNi5相和LaNi2相所組成。但隨x值的增大，合金中(La,Mg)Ni3主相的豐度略有升高，并在x=3.4時(shí)出現(xiàn)最大值(77.5％)，然后又隨著x值的增加而有所降低，合金的吸氫體積膨脹率(△V/V)由x=3.1時(shí)的24.7％減小x=3.4時(shí)的23.2％。電化學(xué)測(cè)試表明，隨x值的增加，合金的最大放電容量、高倍率放電性能以及循環(huán)穩(wěn)定性均有所提高，且均在x=3.4時(shí)出現(xiàn)極大值，然后又隨x值的進(jìn)一步增大而有所降低。在所研究的合

4、金中，以x=3.4時(shí)合金的綜合性能較好，其最大放電容量為403.2mAh/g，活化次數(shù)為2次，在1200mA/g放電電流條件下的高倍率放電性能HRD1200=84.6％，但合金經(jīng)100次循環(huán)后的容量保持率偏低(S100=36.8％)。 對(duì)La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)3.4合金進(jìn)行的退火處理(1073K-1223K×9h)研究表明，鑄態(tài)和退火態(tài)合金仍由一種具有PuNi3型結(jié)構(gòu)的(La,Mg)Ni3主相及少量雜相

5、(LaNi2和LaNi5)組成，但退火態(tài)合金中(La,Mg)Ni3主相的豐度均較鑄態(tài)合金有所提高，并在退火溫度為1123K時(shí)出現(xiàn)最大值(84.1％)，且具有較低的吸氫體積膨脹率(T=1123K時(shí)△V/V為20.1％)。電化學(xué)測(cè)試表明，退火處理使合金的最大放電容量有所提高，循環(huán)穩(wěn)定性得到明顯改善，但使合金的高倍率放電性能較鑄態(tài)合金有所降低。研究發(fā)現(xiàn)，退火態(tài)合金放電容量的提高與合金中主相豐度的增大密切相關(guān)，合金循環(huán)穩(wěn)定性的改善主要?dú)w結(jié)于退火

6、態(tài)合金具有較低的吸氫體積膨脹率和較好的合金成分均勻性，而退火態(tài)合金電極的催化活性以及氫在合金中的擴(kuò)散速率均較鑄態(tài)合金有所減小是導(dǎo)致其高倍率放電性能降低的主要原因。在所研究的合金中，以經(jīng)過(guò)1123K退火處理后的合金的綜合性能較好，其最大放電容量為414.4mAh/g，活化次數(shù)為2次，在1200mA/g放電電流條件下的高倍率放電性能HRD1200=75.4％，經(jīng)100次循環(huán)后的容量保持率(S100)為59.2％。 對(duì)La0.7Mg0

7、.3(Ni0.85-xCo0.15Cux)3.4(x=0-0.03)合金(經(jīng)1123K×9h退火處理)的研究結(jié)果表明，上述合金仍由(La,Mg)Ni3主相及少量的LaNi5相和LaNi2相所組成。隨Cu含量的增加，合金中(La,Mg)Ni3主相的豐度有所降低(從x=0時(shí)的84.1％降低到x=0.03時(shí)的75.9％)，合金的晶胞體積有所增大，而合金的吸氫體積膨脹率則有明顯降低(當(dāng)x=0.03時(shí)，△V/V=18.9％)。電化學(xué)測(cè)試表明，隨C