Ti-Ni系儲(chǔ)氫電極合金的微結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究.pdf

1、本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外Ti基儲(chǔ)氫合金材料的研究進(jìn)展進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上，確定以抗腐蝕能力強(qiáng)、抗粉化性能好、合金組分?jǐn)?shù)低、在實(shí)際生產(chǎn)中使用更為方便的Ti-Ni系合金為研究對(duì)象。本研究采用機(jī)械合金化法，以前過(guò)渡族金屬和后過(guò)渡族金屬Ti、Ni為基礎(chǔ)進(jìn)行機(jī)械球磨制備了TiNi、Ti3Ni2、Ti2Ni三種二元非晶合金粉末，運(yùn)用XRD、RDF、SEM、DSC等材料研究方法和恒電流充放電、循環(huán)伏安、電化學(xué)阻抗和階躍等電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)不同球磨態(tài)的Ti-Ni系

2、合金進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的系統(tǒng)研究，并從中選出具有較高放電容量且綜合性能較好的球磨70h的合金樣品，進(jìn)一步研究了退火熱處理對(duì)該Ti-Ni系合金相結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響，力求進(jìn)一步提高合金的綜合電化學(xué)性能。 對(duì)三種合金的XRD分析顯示，在機(jī)械合金化的過(guò)程中，Ti逐漸向Ni里擴(kuò)散，二者在機(jī)械力的作用下融合形成合金。球磨10h后形成了部分TiNi、Ti2Ni、Ti3Ni2合金，球磨70h后形成了典型的非晶漫散射峰，合金轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷唷?/p>

3、由XRD數(shù)據(jù)進(jìn)行RDF和g(r)計(jì)算表明，球磨70h后合金具有典型的長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的非晶結(jié)構(gòu)。采用DSC測(cè)量了不同球磨時(shí)間TiNi合金粉末放熱曲線。對(duì)于球磨30h的粉末，由于在球磨過(guò)程中積累的應(yīng)變能的釋放，約從200℃到400℃出現(xiàn)了一個(gè)寬的放熱平臺(tái)。對(duì)于球磨70h、100h的合金粉末，基體變成了非晶態(tài)，在加熱過(guò)程中非晶晶化，約在530℃其DSC曲線上有一個(gè)明顯的相變點(diǎn)。晶化過(guò)程中應(yīng)力完全釋放，形成以Ti2Ni、TiNi相為主的多晶

4、相組織。 隨著球磨時(shí)間的增加，合金非晶化程度增大，從而導(dǎo)致放電容量增大。三種非晶合金中，球磨70h的Ti3Ni2合金電極的放電容量最高，為173.3mAh/g。TiNi合金電極活化困難，隨充放電循環(huán)進(jìn)行，放電容量不斷增加，而Ti2Ni和Ti3Ni2合金電極初始放電容量較高，但循環(huán)穩(wěn)定性不好，放電容量逐漸降低。對(duì)球磨70h的三種非晶合金樣品進(jìn)行退火熱處理，晶化后樣品的放電容量均明顯增加，其中Ti2Ni合金電極容量高達(dá)289.2mA