合金成分对ab-%2c5-型混合稀土系贮氢电极合金相结构及电化学性能影响

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1、塑望盔堂堡主堂垡堡塞————摘要本文首先对国内外AB5型混合稀土系贮氢电极合金的研究进展进行了文献综述，并着重评述了合金的成分与结构对其电化学性能的影响。在此基础上，本文选择了比较典型的Ml(NiCoMnTi)5和RE(NiCoMnAl)5合金作为研究对象，采用XRD、SEM／EDS、气态PCT及电化学测试等手段，比较系统地分别研究了Ml。小iCoMnTi)5合金A侧混合稀土Ml的化学计量比、MII．。Zr。(NiCoMnTi)s台金中zr对混合稀土的部分替代、MlNi455．；Co。Mno4Tio05合金B侧的Co含量以及RE(NiCoMnAI)，合金A侧混合稀土中La／

2、Ce比对合金相结构、气态吸放氢特性和电化学性能的影响，力求通过稀土成分优化及多元合金化的途径进一步改善上述合金的综合电化学性能。f对M1。(NiCoMnTi)5合金(x：0．90～1．10)的研究表明：稀土欠计量合金(x<1．00)均为单一的LaNi5相结构，而在稀土过计量合金(X>1．oo)ee，除LaNi5主相之外，还析出有LaNi3、La2Ni7和TiNi3相等多种第二相，且第二相的析出总量随x的增加而增多：气态PCT测试表明，与x=1．00的标准化学计量合金相比，稀土欠计量合金(x<1．oo)的吸放氢平台压力升高，可逆吸放氢容量及合金的氢化焓．△∥减小，但吸放氢曲线

3、较为平坦，而稀土过计量合金(x>1．oo)的吸放氢平台压力降低，可逆吸放氢容量及合金的氢化焓一厨’增大，但吸放氢曲线倾斜度增大：电化学测试表明，在所研究的合金中，仍以标准化学计量比合金(x=1．00)的综台电化学性能较好，其活化次数为3次，最大放电容量为307mAh／g，高倍率放电性能(C300／C50)为93％，经1C、300次充放电循环后的容量保持率为47％。与之相比，稀土过计量合金(x>1．oo)的最大放电容量、高倍率放电性能和循环稳定性均有所降低，而稀土欠计量合金fx<1．oo)虽然可使高倍率放电性能和循环稳定性有所改善，但其活化性能及最大放电容量明显不如标准化学计

4、量比合金。对MIi．xZrx(NiCoMnTi)5合金(x=o．0--0．3)的研究表明：在0

5、化学性能(进一步提高zr的替代量将导致合金的放电容量明显降低)。研究认为，在M11．。zr。(NiCoMnTi)5合金中，沿主相晶界析塑垩查兰苎主兰竺堡苎————出的ZrNi，第二相具有提高合金抗粉化、腐蚀性能的作用，从而使合金的循环稳定性得到明显改善。对MINh．55-xCo。Mno4Tio05合金(x=0加．8)的研究表明：在x≤O．3的成分范围内，合金为单一的LaNi5相，而在x>O．3时，除LaNi5主相之外，合金中析出有LaNi3、La2Ni7和TiNi3相等多种第二相，且第二相的析出总量随X的增加而增多；气态PCT测试表明，随X的增加，合金的吸放氢平台压力降低，

6、平台宽度缩短，合金的氢化焓．△，尸增大，吸放氢过程的滞后减小；电化学测试表明，不同co含量的合金均在3次循环之内活化；在x≤0_3的成分范围内，合金的最大放电容量和高倍率放电性能随X的增加而提高，并在x=0．3时达到最大值(C。。=329．8mAh／g，C30们50=94．3％)，而当x>0．3时，由于合金中出现多种第二相，导致合金的最大放电容量和高倍率放电性能有所降低；合金的循环稳定性随co含量x的增加而得到改善，当x=0．8时合金经1C、300次充放电循环后的容量保持率为57％，有待进一步提高。对LaxCeo9。(PrNd)ol(NiCoMnAl)5合金(x=0．40,

7、-4)．90，LWCF4／5M／0)的研究表明：所有合金均由单一的LaNi5相组成；气态PCT测试表明，随La／Ce比的增大(La含量x的增加)，合金的吸放氢平台压力逐渐降低，平台宽度和合金的氢化焓．A日。增大：室温但98K)电化学测试表明，随La／Ce比的增大，合金的最大放电容量增大：合金的高倍率放电性能在La]Ce=5／4(x=0．5)时显示最高值(C30dE50--91．3％)，而合金的循环稳定性则随La／Ce比的减小而得到改善；研究认为，对于LaxCe09．。(PrNd)oIfNiCoMnAl)s合金，在L