含Ca稀土系AB,3和AB,5型储氢电极合金的相结构和电化学性能研究

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1、浙江夫学硕仁学位论文摘要本文在伞面综述国内外非AB5型稀土系储氢合金研究进展的基础I二，设计储AB3型La—Ca—Mg—Ni(Co)系合金和ABs型Ml—Ca—Ni系合金作为研究对象，采用XRD以及衡电流充放电，电化学阻抗，线性极化，阳极极化等材料分析与电化学测试方法，对实验合金的相结构、电化学储氢性能和循环衰退规律等进行系统的研究。力求进～步优化合金的组成和相结构，以提高合金的综合性能。对La—Ca—Mg-Ni四元合金的相结构和电化学性能的研究表明：La2．，Ca，MgNi9(x=O．0～1．O)合金均为PuNi3型

2、结构，由LaNi3主相和部分LaNis，LaNi2相组成，随着Ca量的增加，合金的a轴和晶胞体积逐渐减少，晶胞呈均匀同向收缩。合金含Ca量X从0．0增加到0．8，其电化学性能提高，并在X=0．8时达到最佳，随着Ca量的继续增加，合金的容量、循环性能和高倍率性能逐渐降低：Lal2cao．8MgNi9合金的活化次数为2次，其最大放电容量达到411．7mAh／g，HRDl200为55．6％，经过50个循环后的容量保持率为42．O％：。为了进一步提高含CaAB，合金的循环稳定性和高倍率性能，从上述合金中选择了放电容量最高，综合

3、性能较好的Lal．2Ca0-8MgNi9合金为基础，以Co元素替代Ni，构成五元AB3合金，研究了Co对Ni部分替代后合金的相结构和电化学性能的变化。结果表明，随着CO含量的增加，合金的最大放电容量降低，从X=0．1时的397．9mAh／g降低到x=0．4时的276．2mAh／g，而且使合金的循环性能降低，高倍率性能在x=0．2时达到最佳，HRDl200提高到71．6％。对合金电极动力学研究分析认为，合金高倍率性能提高的主要原因是由于合金中电荷转移速率和氢在合金体内的扩散速度得到提高的缘故。本文还研究了以ca部分替代的

4、Mlo8Cao．2Ni5合金在不同温度下(25，0，一10，一20℃)的电化学性能。通过XRD分析得出，合金主相仍为CaCu5型六方结构，合金的最大放电容量随温度的变化，在一lO℃时合金的放电容量最大，且循环性能晟佳：而合金的高倍率性能随着温度的降低而下降，高倍率性能在放电电流小于400mA／h(1．5C)时主要由合金表面电荷转移速率控制，在放电电流大于400mA／g时，若温度高于一10℃时则主要仍由表面电荷转移速率决定，而温度低于一10℃时还要考虑氢的扩散速率的影响。关键词：储氢电极合金；稀土系合金；相结构：电化学性

5、能；ca元素替换湖iL大’学硕+学位、沦文AbstractBasedonthereviewoftheresearchandthedevelopmentofthe11011-AB5typerareearth—basedhydrogenstoragealloys，theAB3typeLa-Ca—Mg—rqi(Co)-basedandABstypeM1一Ca—Ni-basedhydrogenstorageelectrodealloysweredesignedaS,thestudyobjectofthiswork．Bymean

6、sofXRD，andtheelectrochernicaltestmethodsincludinggalvanostaticcharge—discharge，EIS，linearpolarization，andanodicpolarizationetc．，therelationshipamongcompositions，phasestructure，andelectrochemicalpropertieswasstudiedtodevelopthenewtyperareearth-basedhydrogenstorag

7、ealloywithhighdischargecapacityandlongcyclinglife．1nlestudyonthephasestructureandtheelectrochemicalpropertiesoftheLa-Ca-Mg-Ni(x=0．0—1．0、alloyrevealedthatthealloysmainlyconsistoftheLaNi3phasewiththerhombohedralPuNi3一typeandtheLaNi5phasewiththehexagonalCaCU5一types

8、tructure．WiththeincreaseoftheX．thedimensionoftheaaxisineel】latticeandtheeellVOlumedecreasemonotonously．Intherangeofthex=0．0一O．8、theelectrochemicalpropertiesofthealloy