含Ca稀土系AB-,3-和AB-,5-型儲氫電極合金的相結構和電化學性能研究.pdf

1、本文在全面綜述國內(nèi)外非AB5型稀土系儲氫合金研究進展的基礎上，設計儲AB3型La-Ca-Mg-Ni(Co)系合金和AB5型Ml-Ca-Ni系合金作為研究對象，采用XRD以及衡電流充放電，電化學阻抗，線性極化，陽極極化等材料分析與電化學測試方法，對實驗合金的相結構、電化學儲氫性能和循環(huán)衰退規(guī)律等進行系統(tǒng)的研究。力求進一步優(yōu)化合金的組成和相結構，以提高合金的綜合性能。 對La-Ca-Mg-Ni四元合金的相結構和電化學性能的研究表明：

2、La2-xCaxMgNi9(x=0.0～1.0)合金均為PuNi3型結構，由LaNi3主相和部分LaNi5，LaNi2相組成，隨著Ca量的增加，合金的a軸和晶胞體積逐漸減少，晶胞呈均勻同向收縮。合金含Ca量x從0.0增加到0.8，其電化學性能提高，并在x=0.8時達到最佳，隨著Ca量的繼續(xù)增加，合金的容量、循環(huán)性能和高倍率性能逐漸降低；La1.2Ca0.8MgNi9合金的活化次數(shù)為2次，其最大放電容量達到411.7mAh/g，HRD12

3、00為55.6％，經(jīng)過50個循環(huán)后的容量保持率為42.0％；。 為了進一步提高含CaAB3合金的循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率性能，從上述合金中選擇了放電容量最高，綜合性能較好的La1.2Ca0.8MgNi9合金為基礎，以Co元素替代Ni，構成五元AB3合金，研究了Co對Ni部分替代后合金的相結構和電化學性能的變化。結果表明，隨著Co含量的增加，合金的最大放電容量降低，從x=0.1時的397.9mAh/g降低到x=0.4時的276.2mAh

4、/g，而且使合金的循環(huán)性能降低，高倍率性能在x=0.2時達到最佳，HRD1200提高到71.6％。對合金電極動力學研究分析認為，合金高倍率性能提高的主要原因是由于合金中電荷轉移速率和氫在合金體內(nèi)的擴散速度得到提高的緣故。 本文還研究了以Ca部分替代的Ml0.8Ca0.2Ni5合金在不同溫度下(25，0，-10，-20℃)的電化學性能。通過XRD分析得出，合金主相仍為CaCu5型六方結構，合金的最大放電容量隨溫度的變化，在-10℃