Zr、Ti替代La對La-Mg-Ni-Co系貯氫電極合金結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響.pdf

1、本文在全面綜述國內(nèi)外非AB5型稀土系貯氫合金研究進展的基礎(chǔ)上,確定以La-Mg-Ni-Co系貯氫電極合金作為研究對象,采用XRD(Rietveld)分析方法和恒電流充放電、電化學(xué)阻抗、線性極化、陽極極化和恒電位階躍等電化學(xué)測試技術(shù),研究了Zr替代La對La0.7-xZrxMg0.3Ni2.45Mn0.1Co0.75Al0.2(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,O.1)貯氫電極合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響,Ti替代La對La

2、0.7-xTixMg0.3Ni2.45Mn0.1Co0.75Al0.(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)貯氫電極合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響,以期了解Zr、Ti對合金結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響規(guī)律,揭示貯氫電極合金的成分、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的關(guān)系,提高合金的綜合性能,開發(fā)一種可以實用化的新型稀土系貯氫電極合金。本文首先研究了Zr替代La對La0.7-xZrxMg0.3Ni2.45Mn0.1Co0.75Al0.2(x=0,

3、0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響,研究表明:所有合金的主相均為斜六面體PuNi3型結(jié)構(gòu)的(La,Mg)Ni3相和六方CaCu5型結(jié)構(gòu)的LaNi5相。隨著Zr替代量的增加,合金中(La,Mg)Ni3和LaNi5兩種主相的晶胞體積均逐漸減小;合金中(La,Mg)Ni3相的含量不斷減少,LaNi5相的含量不斷增加。隨著Zr替代量的增加,合金電極的最大放電容量逐漸降低,從x=0時的364.5 mAh/

4、g逐漸下降到x=0.1時的306.9 mAh/g;Zr替代La可以在一定程度上改善合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性;合金的高倍率性能隨著Zr替代量的增加先變好后逐漸變差,當(dāng)放電電流密度為1000mA/g時,合金電極的高倍率放電性能由x=0時的55.5％增加到x=0.02時的63.7%,然后又減小到x=0.1的18.2%;合金電極的電化學(xué)阻抗逐漸增大、交換電流密度逐漸減小、極限電流密度和氫在合金內(nèi)的擴散系數(shù)先增大后減小;在x=0.02時,具有較好的電

5、化學(xué)動力學(xué)性能。綜合比較發(fā)現(xiàn),當(dāng)x=0.02時,貯氫電極合金具有較好的綜合電化學(xué)性能。本文還對Ti替代La對La0.7-xTixMg0.3Ni2.45Mn0.1Co0.75Al0.2(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響做了系統(tǒng)的研究,研究表明:所有合金的主相均為斜六面體PuNi3型結(jié)構(gòu)的(La,Mg)Ni3相和六方CaCu5型結(jié)構(gòu)的LaNi5相。隨著Ti替代量的增加,合金中(La,Mg)

6、Ni3和LaNi5兩種主相的晶胞體積均逐漸減小;合金中(La,Mg)Ni3相的含量不斷減少,LaNi5相的含量不斷增加。隨著Ti替代量的增加,合金電極的最大放電容量逐漸降低,從x=0時的366.6 mAh/g逐漸下降到x=0.1時的329.7 mAh/g;Ti替代La可以在一定程度上改善合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性,當(dāng)x=0.04時,合金的循環(huán)穩(wěn)定性最好;合金的高倍率性能隨著Ti替代量的增加先變差后變好,然后又逐漸變差;隨著Ti替代量的增加,合