lamgni系alt2gtblt7gt与alt5gtblt19gt型贮氢电极合金的相结构与电化学性能研究

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1、硕十学位论文摘要本文在对国内外La．Mg．Ni系贮氢合金结构和贮氢性能的研究进展进行全面综述的基础上，以La—Mg．Ni系A287、AsBl9(A：rareearth，Ca，andMg；B：transitionmetalsandAI)型储氢合金为研究对象，运用XRD、SEM、EPMA等材料研究方法和电化学测试方法对研究合金进行了结构与电化学性能的研究。本文在保证合金主相为La3MgNil4、La4MgNil9的基础上，对合金进行合金化处理，试图从相结构和元素合金化两方面来提高合金电极的循环稳定性。对于La0．75Mgo．25Ni3．5(TiNi3)。(x=0．1)合金，系统研究

2、了退火热处理对合金相结构与电化学性能的影响。结果表明，铸态及退火合金均由Ce2Ni7、Gd2C07、LaNi5、TiNi3多相组成。退火1h时合金中TiNi3相呈包络状包围合金主相，随着退火时间的增加，合金中TiNi3相呈团聚趋势。包络状的出现，有利于合金电极的循环稳定性，同时也为氢扩散提供了更多的通道，也有利于合金电极的高倍率放电性能。合金电极的高倍率放电性能主要由氢在合金体相中扩散速率所控制。在x=0．3时，合金电极TiNi3相包络主相的趋势更明显，此时，合金电极的循环稳定性得到进一步改善。对于Lao．75Mgo．25．xTi。Ni3．5．yMnY(x=O～O．25，y22

3、x)合金，在Ti、Mn元素的共同作用下，合金电极的相结构与电化学性能发生了很大的变化。合金基础试样Lao．75Mgo．25Ni3．5为含有Ce2Ni7、Gd2C07型结构的(La，Mg)2Ni7相。加入Ti后，合金中出现了TiNi3相。当y=0．5时，合金中开始出现LaNi5相，大量Mn的加入有利于LaNi5相的形成。大量的Ti、Mn加入后合金中出现MnNi相。Ti、Mn元素的加入对合金电极的活化性能影响不大，但是合金电极的最大放电容量却随着Ti、Mn元素的添加大大降低，当x=0．25，y=0．5时，合金电极的最大放电容量仅为128．32mAh／g。当y=2x，x

4、金电极的循环稳定性交化不大，在x=0．1．y=0．5时，合金的循环稳定性较差，当x=0．25，y=2x时，合金循环100次容量几乎不衰减。合金电极的循环稳定性与合金中的相组织及Mg元素的多少等因素有关。Ti、Mn元素加入后合金电极的高倍率放电性能大大降低。HRDgoo从x=0时的85．13％降低到x=O．25时的13．05％。合金电极的高倍率放电性能主要由氢在合金体相中扩散速率所控制。以La4．。Pr。MgNil9扛=0～2，O)储氢合金为研究对象，系统的研究了用Pr替代La后La4．；Pr；MgNil9相结构与电化学性能的影响。研究表明，Pr元素的加入有利于La4MgNil9

5、相的形成。La4MgNil9相丰度从x=0时的29．92％增加到x=0．2时的94．31％。同时，由于Pr的原子半径(0．183nm)小于La原子半径(0．188nm)，合金中各相的晶胞参数及晶胞体积随x值的增加均几乎线性减小。随着x值的增加，合金的平台压整体呈增加趋势。多量的Pr会恶化合金的活化性能。合金电La—Mg-Ni系A2玛与AsBl9型贮氧电极合会的相结构与电化学性能研究极的最大放电容量随着x值的增先增加后减少，在x=0．4时有最大值380．14mAh／g。合金电极的循环稳定性随着x值整体呈增加趋势，这主要是由于合金电极储氢量的变小而使合金的粉化程度降低。实验表明，在

6、La．Mg．Ni系贮氢合金中，A5819型合金电极具有较好的循环稳定性。合金电极的高倍率放电性能HRD900先从89．22％(x=0)增加到94．77％(x=1．2)后又降低到x=2．0时91．97％。合金电极的高倍率放电性能主要由发生在电极表面的电荷转移速率所控制。关键词：A287、A5819型储氢合金，合金化，相结构，电化学性能ⅡAbstractInthisthesis，previousresearchworksonnon—AB5typeRE—basedhydrogenstoragealloyshavebeenextensivelyreviewed．Onthisbasis，

7、theLa—Mg-NibasedA287andAsBl9-typehydrogenstorageelectrodealloyswereselectedasthesubjectofthisstudy，bymeansofXRD，SEMandEPMAanalysisandtheelectrochemicaltestmethods，onthebasisofLaaMgNil4、La4MgNil9-typealloys，theeffectofelementsubstitutiononalloystruc