快淬態(tài)lamgni3.6m0.4(m=ni,co,al)合金相結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能研究

1、 碩士學(xué)位論文 碩士學(xué)位論文 論文題目 論文題目： 快淬態(tài) LaMgNi3.6M0.4（M=Ni，Co，Al）合金 相結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能研究 英文題目 英文題目：Phase Structure and Electrochemical Performance study of rapid quenching LaMgNi3.6M0.4 (M = Ni, Co, Al) alloy 學(xué) 位 類 學(xué) 位 類 別： 工程碩士 研

2、究 生 姓 研 究 生 姓 名： 張朋軍 學(xué)號 學(xué)號：2013022319 學(xué)科 學(xué)科(領(lǐng)域 領(lǐng)域)名稱 名稱： 材料工程 指 導(dǎo) 教 指 導(dǎo) 教 師： 張羊換 職稱 職稱：教授 協(xié)助指導(dǎo)教 協(xié)助指導(dǎo)教師： 職稱 職稱： 2015 年 6 月 3 日 分類號 分類號： TG139.7 TG139.7 密 級： 公開 公開 U D C ： 學(xué)校代碼 學(xué)校

3、代碼： 10127 10127 內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 摘 要 電動汽車的普及對動力電池的需求愈來愈迫切， 而鎳氫電池以其放電電流大且安全性能高的優(yōu)勢在動力電池領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間。 然而商業(yè)應(yīng)用的 LaNi5 鎳氫電池的實際放電容量幾乎接近其理論容量 348 mAh·g-1，因此開發(fā)新型高容量的鎳氫電池負極材料成為鎳氫電池發(fā)展的關(guān)鍵。 其中在眾多的鎳氫電池負極材料中 4 LaMgNi 合金的理論容量高達

4、 470 mAh·g-1，有望在不遠的將來成為鎳氫電池的負極材料，取代商業(yè)化的 5 AB 型儲氫合金。 楊泰利用 Co、Al、Cu 和 Mn 等元素替換 LaMgNi4 合金中少量的 Ni，研究發(fā)現(xiàn)LaMgNi3.6Co0.4 具有較高的放電容量，LaMgNi3.6Al0.4 合金擁有較為優(yōu)異的倍率放電。本論文在以上述研究成果的基礎(chǔ)上， 為揭示快淬火處理對合金微觀組織和電化學(xué)性能的影響具體的影響，利用真空快淬爐對 LaMgNi

5、4、LaMgNi3.6Co0.4 和 LaMgNi3.6Al0.4合金進行快淬處理，獲得 1 m/s、3 m/s、5 m/s 和 10 m/s 轉(zhuǎn)速冷卻下的薄片狀樣品，并對樣品進行 XRD、SEM 和 EDS 分析。無論是 LaMgNi4 還是 LaMgNi3.6Co0.4 合金XRD 分析結(jié)果顯示，兩種合金均表現(xiàn)出多相結(jié)構(gòu)，且相組成基本相同，均為 LaNi5和 LaMgNi4。隨著轉(zhuǎn)速的增大 LaMgNi3.6Co0.4 合金中 La

6、Ni5 含量呈降低的趨勢。LaMgNi3.6Al0.4 合金中主要存在兩相 LaMgNi4 和 LaAlNi4， 兩相含量隨著轉(zhuǎn)速未發(fā)生明顯變化。通過 SEM 和 EDS 對合金樣品的微觀結(jié)構(gòu)觀察和能譜分析顯示，LaMgNi4和 LaMgNi3.6Co0.4 合金組織呈片層狀分布，LaNi5 分布在晶粒中部，LaMgNi4 分布在邊緣。經(jīng)過 1 m/s 處理的 LaMgNi3.6Al0.4 合金呈現(xiàn)明顯的片層狀結(jié)構(gòu)但無明顯的兩相組分，3

7、 m/s 合金表現(xiàn)為針狀晶粒。對 LaMgNi3.6Al0.4 合金的能譜分析發(fā)現(xiàn)，在 3 m/s合金內(nèi)部的針狀晶粒是 LaAlNi4 合金， 且在 LaAlNi4 合金晶粒之間填充著 LaMgNi4 合金。 利用 LAND 測試儀對合金的電化學(xué)容量研究結(jié)果顯示，LaMgNi3.6Co0.4 合金的放電容量比 LaMgNi4合金(高達 326.0 mAh·g-1)明顯得到提高。 隨著轉(zhuǎn)速的提高， LaMgNi4合金的放電容量明

8、顯減小，LaMgNi3.6Co0.4 合金的放電容量逐漸的增大。特別是在 10 m/s 時，LaMgNi3.6Co0.4 合金的放電容量可達到 339.6 mAh·g-1。LaMgNi3.6Al0.4 合金的放電容量僅為 287.2 mAh·g-1 明顯低于 LaMgNi4 合金，并且隨著轉(zhuǎn)速的增加合金的放電容量快速減小。元素替換和轉(zhuǎn)速對合金的循環(huán)穩(wěn)定性的影響表明，利用 Co 元素替換合金中的 Ni 對于改善合金性能