非AB,5型La-Ni系贮氢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本文首先对国内外非AB5型La．Ni系贮氢合金的相结构与贮氢性能的研究进展进行了评述。在此基础上，本文以非AB5型La．Ni系贮氢合金(包括LaNi3、La2Ni7和LaNi2二元合金以及LaNi3．；M。和La2Ni7．，M，(M=AI、Mn、Co)等三元合金)为研究对象，采用XRD和电化学测试等手段，研究了上述合金的相结构和电化学性能以及快速凝固和、u退火处理对部分合金的相结构和电化学性能的影响，力求得到一些关于非AB5型La．Ni系贮氢合金电化学性能的基本规律，为此类新型贮氢电—-、极合金的进一步研究开发打下基础。f研究表明，

2、铸态LaNi3、La2Ni7、LaNi2和LaNi4合金均为多相结构，相组成都比较复杂。上述四种合金的放电容量由大到小的顺序依次为：LaNi4合金(275．7mAh／g)、La2Ni7合金(248．7mAh／g)、LaNi3合金(199．4mAh／g)、LaNi2合金(137．9mAh／g)。这些合金的最大放电容量均远低于其各自的理论容量；在上述合金中，以LaNi3合金的高倍率放电性能最好(HRD600=70．9％)，LaNi4合金最差(HRD600=63．8％)。从经70次循环后的容量保持率(S70)比较，以LaNi2合金的循环稳定性最好(S70=64．

3、5％)，而LaNi‘合金最差(S70=26．2％)。快速凝固LaNi3和La2Ni7合金的相组成与铸态合金相近，只是各合金相的含量有所变化。经700℃x120h退火处理后LaNi3合金中的主相为LaNi3相，但经900℃x120h退火处理后LaNi3合金中的主相为La2Ni7相，且退火态合金的主相含量较之铸态和快速凝固合金有明显提高。退火处理降低了合金的最大放电容量，但改善了合金的高倍率放电性能和循环稳定性。在铸态LaNi3．。AI。(x=O．00—0．45)、LaNi3．vCov(y=0．0-0．6)和LaNi3．：Mn：(z=O．0～O．6)三种系列的

4、La．Ni系AB3型三元合金中，除含AI合金的主相在x>0．30时由LaNi3相转变为La2Hi7相外，其它合金的主相均为I_aNi3相。含Ai、Co和Mn三元合金经2-4次循环可以活化达到最大放电容量(与LaNi3二元合金相当)。随X的增加，含Al三元合金的最大放电容量由216．7mAh／g降低到188．8mAh／g。与LaNi3二元合金相比，添加Al明显改善了合金的高倍率放电性能(HaD600=78．7％～91．4％)和合金的循环稳定性(S70从二元合金的55．7％逐渐增加到73．1％)。添加Co使合金的最大放电容量(153．2～203．6mAh／g)

5、有所下降，但改善合金的高倍率放电性能(HRD600=73．8％～84．O％)。添加Mn使合金的最大放电容量(160．2～202．3mAh／g)有所下降。在所研究的三种铸态AB3型的三元合金中，浙江大学硕士学位论文LaNi2．8AIo2合金的放电容量最高(216．7mAh／g)，其循环稳定性(s70--66．o％)好于LaNi3合金(S70=55．7％)，综合性能相对较好。与铸态合金相比，退火处理(700℃×96h)使LaNihAl；(x=O上O-0．45)、LaNi3．yCoy(y=0．1～O．6)和LaNi3．：Mn。(z=O．1～O．6)三种系列的La

6、．Ni系AB3型三元合金主相(LaNi3相)的含量有所提高，其它合金相的含量有所降低。与铸态含A1合金相比，退火处理使含Al合金的放电容1-(199．9～237．3mAh／g)有所提高，但合金的高倍率放电性能(HRD600=70．6％～88．5％)有所下降。与铸态含Co合金相比，退火处理使含Co合金的活化性能略有改善，循环稳定性明显增强(S70=67．3％～78．8％)，但合金的最大放电容量有所下降(163．0～179．8mAh／g)。与铸态含Mn合金相比，退火处理使含Mn合金的活化性能有所降低，循环稳定性有所提高(S70=41．3％～83．7％)，最大放

7、电容量为147．4-211．0mAh／g。在所研究的三种退火态三元合金中，LaNi26Alo4合金的放电容量最高(237．3mAh／g)，其循环稳定性较好($70=74．5％)，综合性能相对较好。在铸态La2Ni7．。AI。(x=0．0～0．6)、La2Ni7．yCov(y=O．0～1．2)和La2Ni7．：Mn：(z=0．0-1．2)的A287型合金中，主相均为La2Ni7相。与La2NiT合金相比，添加Al使合金的最大放电容量有所下降(206．5～245．3mAh／g)，但改善了合金的高倍率放电性能(HRD600=81．4％-91．2％)和循环稳定性(

8、S70从35．8％逐渐增加到63．3％)：添加Co使合金的活化性能