La-Mg-Ni系A(chǔ)2B7型儲(chǔ)氫合金的相結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題嚴(yán)重制約著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在新能源的研究熱潮中，氫能作為一種極佳的二次能源，越來(lái)越受到人們的重視。鎳氫二次電池的發(fā)展有效地推動(dòng)了氫能技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于新能源汽車，電動(dòng)工具和家用電器等領(lǐng)域。鎳氫電池的性能主要取決于負(fù)極材料—儲(chǔ)氫合金，目前主要用于商業(yè)化的AB5型稀土系合金，因其電化學(xué)放電容量低，已難以滿足應(yīng)用的需要。A2B7型稀土系合金的理論放電容量達(dá)到420mAh/g，被認(rèn)為是極具潛力的鎳氫電

2、池負(fù)極材料。A2B7型稀土系合金目前存在的問(wèn)題是循環(huán)穩(wěn)定性能和動(dòng)力學(xué)性能不能滿足實(shí)用化的要求，提高其循環(huán)穩(wěn)定性能和電化學(xué)動(dòng)力學(xué)性能是對(duì)其研究的重點(diǎn)。據(jù)此，我們采用固相擴(kuò)散方法制備合金，分別用 Ti、Cu和非金屬元素 B取代 Ni，系統(tǒng)地研究了元素替代對(duì)合金的相結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。采用XRD分析材料的相結(jié)構(gòu)、SEM觀察合金的微觀形貌、EDS分析微區(qū)成分，采用恒流充放電測(cè)試、Tafel極化曲線測(cè)試、線性極化曲線測(cè)試和電化學(xué)交流阻抗譜測(cè)試

3、深入研究了合金電極的電化學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)性能。
　　研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于La0.75Mg0.25Ni3.2-xMn0.3Tix(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)系列合金，在 Ti加入后，(La,Mg)2Ni7相的純度提高，合金的最大放電容量從 x=0時(shí)的369.3mAh/g持續(xù)下降到x=0.2時(shí)的307.3mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性能在Ti含量較低時(shí)才能得到增強(qiáng)。合金的動(dòng)力學(xué)性能隨著 Ti含量的增加先升高后降低，在取代量x=0.1

4、時(shí)高倍率放電性能最好，在1200mA/g的放電電流密度下高倍率放電性能HRD1200為59.8％。
　　La0.75Mg0.25Ni3.2-xMn0.3Cux(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)系列合金均表現(xiàn)出良好的活化性能，雖然Cu的加入對(duì)合金的最大放電容量產(chǎn)生了消極的影響，但是Cu在改善合金的循環(huán)穩(wěn)定性上有著十分積極的作用，合金的循環(huán)穩(wěn)定性能不斷增強(qiáng)，其100次充放電循環(huán)后的容量保持率從取代量x為0時(shí)的53.2%逐漸

5、升高到x=0.2時(shí)的72.1%。此外，Cu含量較低時(shí)，合金的動(dòng)力學(xué)性能也得到提高。
　　La0.75Mg0.25Ni3.2-xMn0.3Bx(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)系列合金的相結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，B加入后產(chǎn)生了新的相結(jié)構(gòu)La3Ni13B2，合金主相的晶胞體積不斷增大。B元素的加入導(dǎo)致合金最大放電容量逐漸降低，循環(huán)穩(wěn)定性能隨著B取代量的增加先升高后降低。研究發(fā)現(xiàn)，B在改善合金的動(dòng)力學(xué)性能上的表現(xiàn)十分出色，隨著B含量的增