lamgni系la,2mgni,7.5co,1.5貯氫合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究

1、蘭州理工大學(xué)博士學(xué)位論文La-Mg-Ni系LaMgNiCo貯氫合金的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究姓名：王大輝申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：材料加工工程指導(dǎo)教師：康龍20071020L a —M g —N i 系L a ：M g N i 75 C o l5 貯氧合侖的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究和0 ．3 ) 后降低( x = O ．5 ) 的趨勢。采用燦部分替代M g 優(yōu)化L a 2 M g N i 7 5 C 0 1 ．5 的成分，研究結(jié)果表明，少量的A

2、l 替代M g ( x = 0 ．1 ) 不改變L a 2 M g N i 7 ．5 C 0 1 ．5 合金的物相組成，合金仍然由L a _ N i 3 相和0 【L a 2 N i 7相組成，但合金中a L a 2 N i 7 相的含量增加，L a N i 3 相的含量減少，較多的舢替代( X = O ．3和0 ．5 ) 改變L a 2 M g N 噸C 0 1 ．5 貯氫合金的物相組成，合金中L a N i 3 相消失并出現(xiàn)新的物相

3、L a N i 5 相，隨合金中燦含量的增加，0 【L a 2 N i 7 相的豐度降低，而L a N i 5 相的豐度增加，在L a 2 M g o ．5 A 1 0 ．5 N 如C 0 1 ．5 合金中L a N i 5 相是該合金中的主相。A l 替代M g 形成L a 2 M 9 1 - x A l 。N i 7 ．5 C 0 1 ．5 合金，A l 原子在合金結(jié)構(gòu)中占據(jù)的是N i 原子的位置，而不是M g原子的位置，A 1 替

4、代M g 本質(zhì)上講是合金中A 1 含量增加的同時(shí)降低了合金中M g 的含量。A l 替代M g 使L a N i 3 相晶胞沿c 軸膨脹，沿口軸收縮、晶胞體積y 增加，a L a 2 N i 7相晶胞的口軸、c 軸及晶胞體積y 均增加，而L a N i 5 相的晶胞參數(shù)受A l 含量變化的影響很小。A l 替代M g 對(duì)L a 2 M g N 機(jī)C 0 1 ．5 貯氫合金的放氫平臺(tái)壓力影響很小，少量的A 1替代M g ( x = 0 ．

5、1 ) 也幾乎不降低L a 2 M g N i 7 ．5 C 0 1 ．5 貯氫合金的貯氫容量，但隨L a 2 M 9 1 ．。舢x N 如C 0 1 ．5 合金中A 1 含量的增加( x = 0 ．3 和0 ．5 ) ，合金電極電化學(xué)活化性能和最大電化學(xué)放電容量呈不斷下降的趨勢，A l 替代M g 能夠明顯改善L a 2 M g N i 7 ．5 C 0 1 ．5 貯氫合金電極的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性，對(duì)提高該合金電極的高倍率放電性能也有利

6、。L a 2 M g N 協(xié)C 0 1 ．5 合金和L a 2 M 肋，9 A l o ．1 N 機(jī)C 0 1 ．5 合金經(jīng)過不同次數(shù)電化學(xué)充放電循環(huán)后，合金中的L a N i 3 相和0 【L a 2 N i 7 相仍然保持P u N i 3 型結(jié)構(gòu)和C e 2 N i 7 型結(jié)構(gòu)，沒有發(fā)生變化，但在這兩個(gè)合金的X R D 圖譜中出現(xiàn)新的物相L a ( 0 H ) 3 、M g ( O H ) 2 和單質(zhì)N i 的衍射峰。L a 2

7、M g N i 7 ．5 C 0 1 ．5 合金和L a 2 M 即．9 A 1 0 l N i 7 ．5 C 0 1 ．5 合金所包含的L a N i 3 相和C 【L a 2 N i 7 相吸氫形成氫化物后，仍然保持P u N i 3 型結(jié)構(gòu)和C e 2 N i 7 型結(jié)構(gòu)，L a 2 M g N 機(jī)C 0 1 ．5 合金吸氫形成氫化物后，L a N i 3 相和a L a 2 N i 7 相晶胞均呈各向異性膨脹，但L a N i

8、3 相吸氫后，其晶胞內(nèi)部將承受比a L a 2 N i 7 相更大的內(nèi)應(yīng)力，A l 替代M g 能夠明顯抑制L a 2 M 9 0 ．9 A l o ．1 N i 7 5 C o l ，5合金中的L a N i 3 相吸氫后晶胞體積的膨脹，但對(duì)a L a 2 N i 7 相吸氫體積膨脹的抑制作用很小。少量的A l 替代M g ( x = O ．1 ) 使合金中0 c L a 2 N i 7 相的豐度增加并減少了L a N i 3 相的豐

9、度，而0 【L a 2 N i 7 相本身具有優(yōu)于L a N i 3 相的吸氫抗粉化能力，且A l 替代M g 明顯抑制了合金中L a N i 3 相的吸氫體積膨脹，使L a 2 M 助．9 A 1 0 ．1 N i 7 ．5 C 0 1 ．5 合金相比L a 2 M g N 機(jī)C 0 1 ．5 合金具有更好的抗粉化能力和抗氧化性能，這是少量A l 替代M g ( x —o ．1 ) 改善L a 2 M g N 機(jī)C 0 1 ．5合金電

10、極電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性的主要原因。采用快速凝固方法制備了L a 2 M g D ．9 A l D ．1 N 如C 0 1 ．5 貯氫合金。) Q ①分析表明，隨著冷卻速率的增加，L a 2 M g o ．9 A l o ．1 N 乩C 0 1 ．5 合金的相組成發(fā)生了明顯變化。O 州s 冷卻速率下，合金由a L a 2 N i 7 主相( C e 2 N i 7 型結(jié)構(gòu)) 和L a N i 3 相( P u N i 3 型結(jié)構(gòu)) 組成。冷卻

11、速率從O l T l ／s增加到2 0 1 1 1 ／s ，合金中出現(xiàn)新相p L a 2 N i 7 相、L a N i 5 相和L a M g N i 4 相，新相L a N i 5 的相豐度隨冷卻速率的增加迅速增加，而合金中的0 【L a 2 N i 7 相和L a N i 3 相的豐度減少。快速凝固方法制備的L a 2 M g o ，9 A l o ．1 N 如C 0 1 ．5 貯氫合金為柱狀晶且晶粒細(xì)小。冷卻速率對(duì)合金的活化性能

12、影響不大，但隨冷卻速率的增加，合金的最大放電容量減少、高倍率放電性能下降，在較高的冷卻速率下( 1 0 州s 和2 0 州s ) ，合金電極表現(xiàn)出好的循環(huán)穩(wěn)定性。采用在6 M K O H 電解液中添加C u ( 0 H ) 2 在L a 2 M g N 如C 0 1 ．5 貯氫合金電極的外表面電沉積金屬C u 膜的研究結(jié)果表明，電極表面鍍C u 膜的厚度和致密性隨充放電循環(huán)次數(shù)的增加而增加。合金電極表面的銅膜，可以有效地阻止電極內(nèi)部貯氫