lamgni系ablt3gt型贮氢电极合金的相结构与电化学性能

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1、浙江大学硕士学位论文摘要在对国内外稀土系非AB5型贮氢合金的研究进展进行全面综述的基础上，本文确定以La．Mg．Ni系AB3型贮氢电极合金作为研究对象，采用)(】m分析及恒电流充放电、线性极化及恒电位阶跃放电等电化学测试技术系统地研究了Ni含量及化学计量比对La2MgNi。(x=8．7-9．9)合金和La2Mg(Nio．85Coo．15)，【(x=9．O—lO．5)合金的相结构、电化学性能的影响规律与机制，并从中筛选出一种综合性能较好的AB3．2型合金。在此基础上，通过采用6种合金元素部分替代La2MgNi9．6合金中的Ni，

2、进一步研究了La2Mg(N如oMo．10)9．6(M=co，Mn，Fe，CuAl，Sn)系列AB3．2型合金的相结构和电化学性能，考查了上述合金元素替代的影响规律，力求进一步提高合金的综合电化学性能。对于La2MgNix(x=8．7-9．9)三元合金，本文系统的研究了合金的Ni含量及化学计量比x对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明，上述合金均由一种具有PuNi3型结构的(La，Mg)Ni3主相及少量杂相(LaNi5，MgNi2)组成。随x值的增大，合金主相的晶胞体积及吸氢体积膨胀率(△VⅣ)均而有所降低(△VⅣ值由x=8．

3、7时的24．4％降低到x=9．9时的22．3％)，合金的放氢平台压力逐渐升高。随着x值的增加，合金的最大放电容量增大，并在x=9．O时达到最大值(411．5mAh／g)，然后又随x值的增大而逐渐减小。随x值的增大，合金电极的高倍率放电性能(HIm)得到明显改善，其HIm800从38．8％(x=8．7)提高到84．4％(x=9．9)。研究发现，合金HRD的提高主要是由于合金电极的电催化活性及氢在合金中的扩散速率均随x值的增加而增大所致。经100次充放电循环后，上述合金的容量保持率(S100)为54．1．63．4％，循环稳定性随x

4、值增大而有所改善。在所研究的合金中，以x=9．6的La2MgNi9．6的AB3．2型合金的综合性能较好，其Cmax=396．8m舢／g，HIm800=74．5％，Sloo=63．4％，合金的高倍率放电性能及循环稳定性有待进一步改善。对La2Mg(Nio．85Coo．15)x(x=9．0．10．5)合金的研究表明，上述四元合金均由一种具有PuNi3型结构的(La，Mg)Ni3主相及少量LaNi5及La2Ni7等杂相组成，但x值的增大会导致杂相的含量明显增多。随着x值的增大，合金主相的晶胞体积及吸氢体积膨胀率(△VⅣ)均有所降低(

5、△V／v值从x=9．O时的23．2％降低到x=10．5时的20．2％)。随着x值的增加，合金的最大放电容量略有增大，并在x浙江大学硕十学位论文=9．3时出现最大值(405删g)，然后又随x值的增大而有所降低。随着x值的增加，合金的高倍率放电性能(HRD)有显著改善(HRD800可由x=9．0时的85．7％提高到x=10．5时的94．8％)，其原因主要是由于合金电极的电催化活性及氢在合金中的扩散速率均随x值的增加而增大所致。上述合金的循环稳定性(S100)随着x的增加而有所降低，其S100由x=9．0时的69．5％降低到x=10

6、．5时38．5％。研究认为，随x值的增加，由于合金中出现有较多的LaNi5及La2Ni7相，因主相和杂相吸氢体积膨胀率的不同加剧了合金纷化及腐蚀可能是导致其循环稳定性降低的重要原因。在所研究的合金中，以x=9．6时的La2Mg(N妣5Coo．15)9．6合金(AB3．2)的综合性能较好。其Cmax=390．5m州g，HRD800=91．4％，Sloo=66．0％，合金的循环稳定性有待进一步改善。对La2Mg州bMo．1)9．6(M=Co，Mn，Fe，Cu，Al，Sn)AB3．2型合金的研究表明，上述合余的主相基本保持PuNi3

7、型结构(含A1合金出现有部分氢致非晶化的现象)。M元素对Ni的部分替代使合金的晶胞体积有所增大，但可使合金的吸氢体积膨胀率有不同程度降低。上述M元素替代均使合金的放电容量有所降低(M=Mn、Fe、Cu、。Al、Sn合金的Cmax=195．305mAh儋)。除Sn替代的合会外，其它合金的高倍率放电性能(HIm)均较La2MgNi9．6合金有明显降低，但上述合金元素对Ni的部分的替代均可使合金的循环稳定性得到不同程度的改善。在所研究的合金中，以La2Mg(Nio．90Coo．10)9．6的综合性能较好，其Cma)【=380mAh／

8、g，HIm800=43．3％，Sloo=66．8％，合金的高倍率放电性能及循环稳定性有待进一步改善。关键词：贮氢电极合金，La-Mg-Ni系AB3型合金，化学计量比，元素替代，晶体结构，电化学性能浙江大学硕十学位论文AbstractIIltIlisnlesis，preViou