La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金相结构与电化学性能的研究

作     者：侯忠辉 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张羊换

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金 相结构 循环稳定性 电化学性能 动力学特性 

摘      要：随着贮氢材料应用领域的不断拓宽,对贮氢材料的性能要求越来越高,促使研究不断深入,力图发现容量更高、寿命更长、价格低廉的新型贮氢材料。La-Mg-Ni系贮氢合金因容量高、活化性能好成为Ni/MH电池新一代负极候选材料,具有重要的开发应用前景,但其循环稳定性较差,因而如何提高La-Mg-Ni系合金电极的循环稳定性是该类合金目前研究的关键问题。 在国内外对La-Mg-Ni系贮氢合金研究的基础上,本文确定了以La-Mg-Ni系AB型贮氢合金作为研究对象,并采用XRD、SEM、电化学测试及动力学测试等方法,全面系统地研究了元素替代对La-Mg-Ni系AB型贮氢合金相结构、电化学性能及动力学特性的影响,得到一些主要结论。 对LaRMgNiAl(R = Sm, Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金和LaRMgNiCoAl(R = Sm, Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金的研究表明,合金均由多相结构组成,且主相均为CaCu型结构的LaNi相和CeNi型结构的LaNi相。所有合金均表现出优良的活化性能。 Sm, Nd, Pr分别部分替代La均不同程度地提高了LaRMgNiAl(R = Sm, Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金和LaRMgNiCoAl(R = Sm, Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金的循环稳定性。 对LaRMgNiAl(R = Sm, Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金动力学特性的研究表明,Sm, Nd, Pr分别部分替代La均削弱了LaRMgNiAl(R = Sm, Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金的高倍率放电性能。随着Sm, Nd, Pr替代量的增加,LaRMgNiAl(R = Sm, Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金电极的电荷传递电阻先增大后减小,极限电流密度、氢扩散系数先减小后增大。 研究了LaSmMgNiCoAl(x= 0 0.4)系列合金的动力学特性。随着Sm替代量的增加,LaSmMgNiCoAl(x= 0 0.4)系列合金的高倍率放电能力提高,合金电极的电荷传递电阻减小,极限电流密度、氢扩散系数增大。 研究了LaRMgNiCoAl(R = Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金的动力学特性。随着Nd, Pr替代量的增加,LaRMgNiCoAl(R = Nd, Pr, x= 0 0.4)系列合金的高倍率放电性能先升高后降低,合金电极的电荷传递电阻先减小后增大,极限电流密度、氢扩散系数先增大后减小。