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Zr、Ti替代La对La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金结构及电化学性能的影响

岳远见  
【摘要】:本文在全面综述国内外非AB_5型稀土系贮氢合金研究进展的基础上,确定以La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金作为研究对象,采用XRD(Rietveld)分析方法和恒电流充放电、电化学阻抗、线性极化、阳极极化和恒电位阶跃等电化学测试技术,研究了Zr替代La对La_(0.7-x)ZrxMg_(0.3)Ni_(2.45)Mn_(0.1)Co_(0.75)Al_(0.2)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,O.1)贮氢电极合金的结构和电化学性能的影响,Ti替代La对La_(0.7-x)TixMg_(0.3)Ni_(2.45)Mn_(0.1)Co_(0.75)Al_(0.)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)贮氢电极合金的结构和电化学性能的影响,以期了解Zr、Ti对合金结构和电化学性能的影响规律,揭示贮氢电极合金的成分、结构与电化学性能的关系,提高合金的综合性能,开发一种可以实用化的新型稀土系贮氢电极合金。 本文首先研究了Zr替代La对La_(0.7-x)Zr_xMg_(0.3)Ni_(2.45)Mn_(0.1)Co_(0.75)Al_(0.2)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)合金的结构和电化学性能的影响,研究表明:所有合金的主相均为斜六面体PuNi_3型结构的(La,Mg)Ni_3相和六方CaCu_5型结构的LaNi_5相。随着Zr替代量的增加,合金中(La,Mg)Ni_3和LaNi_5两种主相的晶胞体积均逐渐减小;合金中(La,Mg)Ni_3相的含量不断减少,LaNi_5相的含量不断增加。随着Zr替代量的增加,合金电极的最大放电容量逐渐降低,从x=0时的364.5 mAh/g逐渐下降到x=0.1时的306.9 mAh/g;Zr替代La可以在一定程度上改善合金电极的循环稳定性;合金的高倍率性能随着Zr替代量的增加先变好后逐渐变差,当放电电流密度为1000mA/g时,合金电极的高倍率放电性能由x=0时的55.5%增加到x=0.02时的63.7%,然后又减小到x=0.1的18.2%;合金电极的电化学阻抗逐渐增大、交换电流密度逐渐减小、极限电流密度和氢在合金内的扩散系数先增大后减小;在x=0.02时,具有较好的电化学动力学性能。综合比较发现,当x=0.02时,贮氢电极合金具有较好的综合电化学性能。 本文还对Ti替代La对La_(0.7-x)Ti_xMg_(0.3)Ni_(2.45)Mn_(0.1)Co_(0.75)Al_(0.2)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)合金的结构和电化学性能的影响做了系统的研究,研究表明:所有合金的主相均为斜六面体PuNi_3型结构的(La,Mg)Ni_3相和六方CaCu_5型结构的LaNi_5相。随着Ti替代量的增加,合金中(La,Mg)Ni_3和LaNi_5两种主相的晶胞体积均逐渐减小;合金中(La,Mg)Ni_3相的含量不断减少,LaNi_5相的含量不断增加。随着Ti替代量的增加,合金电极的最大放电容量逐渐降低,从x=0时的366.6 mAh/g逐渐下降到x=0.1时的329.7 mAh/g;Ti替代La可以在一定程度上改善合金电极的循环稳定性,当x=0.04时,合金的循环稳定性最好;合金的高倍率性能随着Ti替代量的增加先变差后变好,然后又逐渐变差;随着Ti替代量的增加,合金电极的电化学阻抗先增大后减小,交流电流密度、极限电流密度都是先减小后增 浙江大学硕十学位论文 大,氢在合金内的扩散系数一直增大;Ti替代La,可以在一定程度上改善合金 的电化学动力学性能,使合金电极的电化学动力学性能先有所改善,在x=0.06 时,合金具有较好的电化学动力学性能。综合比较发现,当x=0.06时,贮氢电 极合金的综合电化学性能较好。 关键词:非ABS型贮氢电极合金,La一Mg一i-co系合金,合金结构,电化学胜 能,元素替代 ,入


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