稀土鎂基AB2型LaMgNi4系貯氫合金電化學(xué)性能及氣態(tài)儲(chǔ)氫性能的研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,環(huán)境污染日益加劇。2012年冬天開(kāi)始,全國(guó)很多地方陸續(xù)受到了霾天氣的影響,嚴(yán)重危害人類(lèi)健康。霾天氣產(chǎn)生的主要根源在于大量汽車(chē)尾氣的排放。雖然中國(guó)的汽車(chē)市場(chǎng)增速有所減緩,但需求仍十分巨大。為了解決由此造成的環(huán)境問(wèn)題,積極研發(fā)新能源汽車(chē)替代傳統(tǒng)的燃料汽車(chē)已成為熱門(mén)途徑。國(guó)家已經(jīng)實(shí)行了諸多政策促進(jìn)新能源汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展。目前,鎳氫電池(Ni/MH)廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外眾多品牌、車(chē)系的新能源汽車(chē)上。但是,鎳氫電池的核心部分,也就

2、是負(fù)極材料所廣泛采用的AB5型貯氫合金,由于受到容量的限制已經(jīng)難以滿(mǎn)足市場(chǎng)需要。AB2型LaMgNi4系貯氫合金的理論容量達(dá)到了480mAh/g,是LaNi5型合金的1.3-1.4倍,引起了廣泛的關(guān)注。
　　本文采用感應(yīng)熔煉法制備稀土鎂基AB2型LaMgNi4系貯氫合金。為了抑制Mg和稀土元素的揮發(fā),向真空中頻感應(yīng)熔煉爐內(nèi)通入0.04MPa的氦氣。另外,多加入10％的Mg和5%的稀土以彌補(bǔ)感應(yīng)熔煉所造成的Mg和稀土元素的揮發(fā)和燒損

3、。在LAND模擬程控電池測(cè)試儀上測(cè)試合金的放電容量、循環(huán)穩(wěn)定性、高倍率放電性能等電化學(xué)性能;在美國(guó)產(chǎn)PARSTAT2273型電化學(xué)工作站上測(cè)試合金的電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct、交換電流密度I0、極限電流密度IL、氫擴(kuò)散系數(shù)D等動(dòng)力學(xué)性能。
　　對(duì)合金電化學(xué)性能的研究發(fā)現(xiàn),合金均具有較好的活化性能,只需1到2次充放電循環(huán)即可達(dá)到最大放電容量。但是,Ce、Pr、Nd、Sm元素替代La后導(dǎo)致了合金的最大放電容量不同程度的下降。替代前合金的最大放

4、電容量達(dá)到了313.7mAh/g,而Ce0.4、Pr0.4、Nd0.4、Sm0.4合金的最大放電容量只有81.4、274.5、269.9、233.8mAh/g。元素替代不同程度上改善了合金的循環(huán)穩(wěn)定性。例如,替代前合金下降到最大放電容量的60%時(shí)所需的循環(huán)次數(shù)n為41次,替代后Ce0.4、Pr0.4、Nd0.4、Sm0.4合金下降到最大放電容量60%時(shí)的循環(huán)次數(shù)n分別為668、125、287、236次。元素替代對(duì)合金的高倍率性能影響比較