合金化元素和退火處理對(duì)(La,Gd)-Mg-Ni系A(chǔ)2B7型儲(chǔ)氫合金電化學(xué)性能的影響.pdf

1、本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)La-Mg-Ni系儲(chǔ)氫合金研究進(jìn)展進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上，確定了以A2B7型儲(chǔ)氫合金為研究對(duì)象，采用XRD、SEM、Rietveld全譜擬合及電化學(xué)測(cè)試等手段對(duì)合金的微觀組織結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究表明，合金中A端Mg元素和B端Al元素對(duì)于改善合金電極的綜合性能起到了至關(guān)重要的作用，為此我們重點(diǎn)考察了Mg和Al含量的變化對(duì)合金微觀組織和電化學(xué)性能的影響。與此同時(shí)，我們還設(shè)計(jì)了新型Gd-Mg-Co合金，研究了M

2、g含量的變化對(duì)此合金結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。
　　以綜合電化學(xué)性能較佳的低鎂含量合金La0.64Gd0.2Mg0.16Ni3.1Co0.3Al0.1為基礎(chǔ)，通過(guò)改變Mg元素含量的添加方式，系統(tǒng)研究了該條件下鎂元素成分波動(dòng)(Mg過(guò)量值x)對(duì)合金微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響規(guī)律。合金結(jié)構(gòu)分析表明，合金退火組織由主相Ce2Ni7(Gd2Co7)型以及Pr5Co19型、PuNi3型和CaCu5型多相組成，隨Mg過(guò)量值x增加，合金中主相Ce2

3、Ni7型相豐度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)Mg過(guò)量值0＜x≤50％時(shí)，合金組織的Ce2Ni7型主相豐度達(dá)到81～87.2％，x=0、80％時(shí)，其主相豐度減小至76.3％以下。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，隨Mg過(guò)量值x增加，合金電極最大放電容量呈先增加后降低趨勢(shì)，x=10％時(shí)具有最高的放電容量(384.6mAh/g);當(dāng)Mg過(guò)量值x在5～50％范圍內(nèi)時(shí)，其電極循環(huán)穩(wěn)定性均保持在S100≥90％，此時(shí)鎂元素成分波動(dòng)變化對(duì)合金電極循環(huán)穩(wěn)定性的影響不甚敏

4、感。而合金電極的高倍率放電性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，其中電極表面的電荷轉(zhuǎn)移速率是其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能的主要控制步驟。退火溫度對(duì)合金的電化學(xué)性能產(chǎn)生了較大影響，當(dāng)Mg過(guò)量值為10％，30％和50％時(shí)，隨退火溫度的升高，合金電極的放電容量及循環(huán)穩(wěn)定性均逐漸減小，而當(dāng)x=80％時(shí)，其放電容量及循環(huán)穩(wěn)定性顯著增加。
　　以La0.8Gd0.2Ni3.3-xCo0.2Alx合金為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了Al含量的變化對(duì)合金微觀組織和電化學(xué)性能的影響。

5、結(jié)果表明合金主要由Ce2Ni7(Gd2Co7)型相、PuNi3型相、CaCu5型相和LaNi相組成。隨著Al含量(x)增加，Ce2Ni7(Gd2Co7)型主相先增大后減小，PuNi3型相先減少后增加，而LaNi相則逐漸增多，當(dāng)x=0.3時(shí)有CaCu5型相出現(xiàn)，其相豐度為26.64％。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，隨Al含量的不斷增加，合金電極的最大放電容量逐漸增大，而循環(huán)穩(wěn)定性則呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)Al含量x=0.2時(shí)，合金電極具有最好的

6、綜合電化學(xué)性能。
　　本文設(shè)計(jì)了Gd-Mg-Co系列A2B7型Gd1-xMgxCo3.25Mn0.15Al0.1合金，系統(tǒng)研究了Mg含量對(duì)合金結(jié)構(gòu)及性能的影響。研究結(jié)果表明，鑄態(tài)與退火合金組織相似，主要由CaCu5(GdCo5)型相、Gd2Co7型相和PuNi3(GdCo3)型相組成。隨Mg含量的增加，Gd2Co7型相先增大后減小，PuNi3型相表現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，而CaCu5型相則逐漸增加，合金的晶胞體積逐漸減小。電化學(xué)測(cè)