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无镨钕AB_5型Mm(Ni,Co,Mn,Al)_5合金储氢及电化学性能研究

中国稀土学报 2013年第1期31卷 60-70页

作者：周顺孙泰唐仁衡肖方明广州有色金属研究院稀有金属研究所广东广州510650

镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池,但随着稀土价格的不断上涨,稀土元素占其成本的比例约由14%逐步提升到55%,开发无镨、钕的高丰度镧铈稀土元素AB5型储氢材料,有助降低混合动力车用镍氢电池负极材料的成本。采用中频感应熔... 详细信息

镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池,但随着稀土价格的不断上涨,稀土元素占其成本的比例约由14%逐步提升到55%,开发无镨、钕的高丰度镧铈稀土元素AB5型储氢材料,有助降低混合动力车用镍氢电池负极材料的成本。采用中频感应熔炼配合快淬甩带工艺制备了LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8,0.6,0.4)合金,并研究了合金A,B侧各元素的比例以及制备工艺对合金储氢性能及电化学性能的影响。结果表明,随着x的降低,合金的储氢量和放电容量逐渐降低。当x=0.6时,合金电极具有较好的综合电化学性能,最大放电容量达到332.81 mAh.g-1,充放电循环寿命达(715 mA.g-1,80%容量保持率,下同)215次。对该合金B侧Mn,Al含量进行优化后,原材料中的Co含量减少,合金的最高电化学容量可达319.01 mAh.g-1。合金在氩气氛保护下进行退火处理后,结晶度和均匀性上升,电化学容量有所降低,但循环稳定性得到明显改善。其中,经950℃/2 h退火处理的LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8)合金的最大放电容量达328.07 mAh.g-1,充放电循环寿命达364次。

关键词：无镨钕稀土储氢合金镍氢电池 AB5

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动力电池用镧铈稀土储氢材料制备及性能研究

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作者：周顺华南理工大学

学位级别：硕士

镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池，但随着稀土价格的不断上涨，稀土元素占其成本的比例约由14%逐步提升到55%。开发无镨、钕的高丰度镧铈稀土元素AB型储氢材料，将有助降低混合动力车用镍氢电池负极材料的成本。本文在分... 详细信息

镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池，但随着稀土价格的不断上涨，稀土元素占其成本的比例约由14%逐步提升到55%。开发无镨、钕的高丰度镧铈稀土元素AB型储氢材料，将有助降低混合动力车用镍氢电池负极材料的成本。本文在分析与总结无镨钕AB型储氢合金研究进展的基础上，采用中频感应熔炼配合快淬甩带工艺制备了一系列高丰度镧铈稀土AB型储氢合金，通过对合金的ICP、XRD、P-C-T曲线，恒电流充放电等测试结果的研究，探讨了元素掺杂与退火热处理工艺对合金结构、储氢性能及电化学性能的影响。研究表明，LaCe(NiCoMnAl)(x=0.8,0.6,0.4),LaCe(NiCoMnyAl)(y=0.08,0.1,0.12)和LaCe(NiCoMnAl)(z=0.04,0.06,0.08)合金均具有单一的CaCu型LaNi相结构。随着LaCe(NiCoMnAl)(x=0.8,0.6,0.4)中x的降低，合金的储氢量和放电容量逐渐降低。当x=0.6时，合金电极具有较好的综合电化学性能，最大放电容量达到332.80mAh/g(250mA/g，下同)，充放电循环寿命达(715mA/g，80%容量保持率，下同)215次，高倍率放电性能(I=1200mA/g，下同)为94.08%。对该合金B侧Mn、Al含量进行优化后，减少了原材料中的Co含量，合金的最高电化学容量可达316mAh/g，循环寿命为205次，高倍率放电性能为70.92%。 LaCe(NiCoMnAl)(x=0.8,0.6,0.4)合金在氩气氛保护下进行退火处理后，在保温时间2h的条件下，随热处理温度从850℃增加至950℃，合金的结晶度和均匀性上升，电化学容量有所降低，但循环稳定性得到明显改善。其中，经950℃/2h退火处理的LaCe(NiCoMnAl)合金的最大放电容量达328.07mAh/g，充放电循环寿命达364次。但在加热温度为950℃时，随退火时间的从2h延长至4h，合金的结晶度与均匀性变差，储氢量与放电容量略为下降，而循环寿命的衰减则更为明显，经950/4h退火热处理的循环次数只有293次。结果表明，LaCe(NiCoMnAl)合金最佳的热处理工艺参数为：加热温度950℃，保温时间2h。采用上述实验所优化的工艺参数对LaCe(NiCoMnAl)合金进行退火热处理，退火后的合金也获得到了良好的综合电化学性能，放电容量为320.85mAh/g，循环次数达到357次。

关键词：无镨钕 AB5型储氢合金元素掺杂退火热处理

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