La-Mg-Ni系A(chǔ)5B19型貯氫合金的研究.pdf

1、本文在全面綜述了AB型、AB2型、A2B型、AB3型和AB5型貯氫合金國(guó)內(nèi)外發(fā)展的基礎(chǔ)上，選取La-Mg-Ni系A(chǔ)5B19型貯氫合金作為研究對(duì)象。采用的熔煉設(shè)備有氬氣保護(hù)真空磁懸浮熔煉爐；分析測(cè)試的儀器有XRD掃描儀、LAND測(cè)試儀以及電化學(xué)工作站等。較系統(tǒng)的研究了元素綜合替代對(duì)A5B19型貯氫合金相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。
　　通過(guò)對(duì)La1-xCexMg0.25Ni4Co0.75(x=0～0.4)合金的研究發(fā)現(xiàn)，合金由LaNi5

2、相、La4MgNi19相和CeNi3相組成。隨著Ce含量的增加，合金中LaNi5相晶胞體積逐漸減小。Ce部分替代La使得合金電極具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，但是合金電極的活化性能和最大放電容量有所下降，最大放電容量從x=0的381.8mAh/g減小到x=0.4的170.1mAh/g。合金電極的高倍率放電性能也有所下降，在x=0.4時(shí)達(dá)到最小值HRD900=89.16％，研究認(rèn)為，Ce元素的加入減小了合金中LaNi5相的晶胞體積，從而導(dǎo)致合金電

3、極的最大放電容量減小。Ce對(duì)La的替代量較高時(shí)顯著降低了合金中氫的擴(kuò)散速率，使得合金電極的高倍率放電性能下降。在所研究的合金中，La0.9Ce0.1Ni4Co0.75Mg0.25的合金綜合性能較好：最大放電容量Cmax=372.8mAh/g，100次循環(huán)后的容量保持率S100=57.90%，合金電極的高倍率放電性能HRD900=94.32%。
　　通過(guò)對(duì)La0.9Ce0.1Ni4Co0.75Mg0.25合金退火處理的研究發(fā)現(xiàn)，相同

4、保溫時(shí)間下，合金電極的最大放電容量、循環(huán)穩(wěn)定性隨著退火溫度的增加而提高，活化次數(shù)和高倍率放電性能均減小。研究認(rèn)為，退火溫度的增加使得合金的成分更加均勻同時(shí)合金的抗粉化能力得到改善，這是循環(huán)穩(wěn)定性提高的主要原因。在相同退火溫度下，隨著保溫時(shí)間的增加，合金的高倍率放電性能增加，循環(huán)穩(wěn)定性和最大放電容量略微下降。在退火工藝研究中，在1173K，16h時(shí)，合金取得最佳綜合性能：Cmax=375.1mAh/g，S100=63.89%，HRD900

5、=95.19%。
　　通過(guò)對(duì)鑄態(tài)以及退火態(tài)LaMg0.25Ni4.0-xCo0.75Alx(x=0～0.3)合金研究發(fā)現(xiàn)，退火態(tài)合金綜合性能要優(yōu)于鑄態(tài)合金。退火處理后隨著Al含量的增加，合金電極的最大放電容量減小，由x=0的385.7mAh/g減小到x=0.3的331mAh/g。合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性先減小后增加，在x=0.3時(shí)達(dá)到最大值S100=85.8%。研究認(rèn)為，Al元素極易在合金電極表面形成氧化膜，從而降低的合金電極的粉化程

6、度，提高了合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性。合金的高倍率放電性能有所提升。在所研究的合金中，LaMg0.25Ni3.9Co0.75Al0.1時(shí)合金有較好的綜合性能：Cmax=372.1mAh/g，S100=79.3%，HRD900=88.34%。
　　通過(guò)研究鑄態(tài)與退火態(tài)LaMg0.25Ni3.9-xCo0.75Al0.1Mnx(x=0～0.4)系列合金發(fā)現(xiàn)，鑄態(tài)合金主要由LaN i5相、LaNi2相和La4MgNi19相組成。而退火態(tài)合金在

7、Mn含量較小時(shí)(x≤0.2)，合金中LaNi2相消失。隨著Mn含量的增加，合金中開(kāi)始出現(xiàn)LaNi2相，并逐漸增多，相含量由x=0.3時(shí)的1.9wt%增加到x=0.4時(shí)的18.3 wt%。退火態(tài)合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性得到改善，而高倍率放電性能和最大放電容量均有所下降。在所研究合金中，LaMg0.25Ni3.8Co0.75Al0.1Mn0.1合金有較好的綜合性能：Cmax=377.3mAh/g，S100=82.36%，HRD900=87.12