鎂基貯氫合金的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)貯氫性能的研究.pdf

1、本文應(yīng)用真空感應(yīng)熔煉法、真空快淬技術(shù)制備了A2B7型以及A2B型貯氫合金。利用X射線衍射及能譜儀分析了合金的相組成及相結(jié)構(gòu)，利用掃描電鏡和TEM分析了合金的顯微組織形貌，采用電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了合金的電化學(xué)性能與高倍率性能，利用電化學(xué)阻抗譜測(cè)試了合金的電化學(xué)阻抗性能，用DSC分析了快淬合金的晶化過(guò)程及熱穩(wěn)定性。研究結(jié)果為進(jìn)一步優(yōu)化組分，確定工藝，提高A287型和A2B型貯氫合金的的綜合電化學(xué)性能提供了可靠的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，并對(duì)解決鎂基貯

2、氫合金的循環(huán)穩(wěn)定性問題具有指導(dǎo)作用。
　　 考察了B/A比和Co替代Ni對(duì)鑄態(tài)La0.7sMg0.25Ni2.5Mx(M=Ni，Co；x=0-1.0)貯氫合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)貯氫性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合金具有多相結(jié)構(gòu)，包含LaNi2，(La，Mg)Ni3和LaNis相。當(dāng)B/A比在2.9-3.5之間時(shí)，合金的綜合電化學(xué)性能最為理想；Co替代Ni可以改善合金的電化學(xué)性能。這主要?dú)w因于元素替代導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化。
　　 系統(tǒng)地研究

3、了Al，Cu，Mn和Pr，Zr替代以及快淬工藝對(duì)La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Alx(x=0-0.4)，La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Cux(x=0-0.4)，La0.5Ce0.2Mg0.3Co0.4Ni2.6-xMnx(x=0-0.4)，La0.75-xPrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x=0-0.4)，La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x=0-0.2

4、)貯氫合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)貯氫性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合金具有多相結(jié)構(gòu)，包括(La，Mg)Ni3相、LaNi5相以及少量LaNi2相或LaNi相。Al，Mn替代和Pr替代對(duì)快淬態(tài)合金中非晶相的形成不利，而Cu，Zr替代促進(jìn)了快淬態(tài)合金中非晶相的形成。除Mn替代外，Al，Cu和Pr，Zr替代可顯著改善合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。Al，Cu和Zr替代均降低了合金的放電容量，適當(dāng)?shù)腗n和Pr替代量可以提高合金的放電容量。Mn和Pr替代還可以提高合金的

5、高倍率放電能力?？齑爿p微地削弱合金的活化能力，但顯著地提高合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性，這主要?dú)w因于快淬導(dǎo)致的晶粒細(xì)化或非晶相的形成。Pr含量0.1的5m/s快淬態(tài)La0.65Pr0.1Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1合金的放電容量達(dá)到了397.9mAh/g，容量保持率78.05％。
　　 探索了Co，Mn，Cu替代Ni和快淬工藝對(duì)Mg2Ni型Mg20Ni10-xCox(x=0-4)，Mg20Ni10-xMnx(x=0-4)

6、，Mg20Ni10-xCux(x=0-4)貯氫合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合金中除Mg2Ni相外，還出現(xiàn)了第二相。Co，Mn替代Ni顯著地提高了快淬態(tài)合金的非晶形成能力，隨著替代量的增加，合金顯示了納米晶粒鑲嵌在非晶基體中。Cu替代Ni的合金仍具有完全的納米晶結(jié)構(gòu)，且形成亞晶、堆垛層錯(cuò)、位錯(cuò)等晶體缺陷，但合金中沒有非晶相形成。Co，Mn，Cu替代Ni均能提高合金的放電容量，循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率放電能力。快淬可以改善合金的放電容

7、量和高倍率放電能力，但是，使得含Cu合金的循環(huán)穩(wěn)定性下降。這主要?dú)w因于元素替代和快淬導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化。30m/s快淬Co4合金的容量為402.5mAh/g，容量保持率為83.35％。
　　 通過(guò)替代元素的添加和快淬工藝相結(jié)合，使得Mg2Ni型合金中形成非晶和納米晶，它們以適當(dāng)比例共存時(shí)，合金具有較高的電化學(xué)貯氫容量和容量保持率。
　　 Cu替代Ni的鑄態(tài)及快淬態(tài)合金的氫擴(kuò)散系數(shù)均隨Cu含量的增加而增加，且對(duì)于給定的Cu含量