组元比例Ml：Mm对贮氢合金PCT特性及电化学性能的影响

论文摘要

本文以混合稀土系贮氢合金MmxMl1-xNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金（x=0～0.5）为研究对象,利用电化学性能测试方法对合金的电化学性能、PCT 特性及热力学性能进行了系统的研究,并通过XRD 分析了合金的相结构,旨在探求混合稀土比例（Ml:Mm）对合金热力学性能和电化学性能的影响规律。试验结果表明,随着合金中富铈混合稀土比例的增加,合金PCT 曲线的放氢平台压力增大,平台宽度变窄,平台斜度增大,合金的有效可逆吸放氢量减小,热力学稳定性降低;对合金电化学性能的研究表明,合金中富铈混合稀土比例的增加,虽降低了合金的电化学容量,增加了合金的活化次数,但明显改善了合金的循环稳定性和高倍率放电能力;对合金的相结构分析表明,所有合金的主相都为LaNi5 相,随着合金中富铈混合稀土比例的增加,主相LaNi5 的晶格常数a 轴缩短,c 轴变长,轴比增加,但是晶胞体积不是线性递减的,在x=0.3 时出现突变;在x≥0.25 时,合金中出现AlLaNi4第二相,且随着x 值的增大,第二相的含量增加。综合分析比较,可知x=0.3 时对应成分合金的热力学性能和电化学性能最好,可以作为实用化生产合金的最佳配比。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 MH-Ni 电池的发展概况
• 1.2 MH-Ni 电池的工作原理
• 1.3 贮氢合金的研究开发概况
• 5型稀土系贮氢合金'>1.3.1 AB₅型稀土系贮氢合金
• 2型Laves 相贮氢合金'>1.3.2 AB₂型Laves 相贮氢合金
• 1.3.3 Mg-Ni 系贮氢合金
• 1.3.4 V 基固溶体型合金
• 5型稀土系贮氢合金的研究进展'>第二章 AB₅型稀土系贮氢合金的研究进展
• 2.1 合金成分的优化设计
• 2.1.1 替代元素
• 2.1.2 非化学计量比合金的研究
• 2.2 合金的制备工艺
• 2.2.1 合金的熔炼
• 2.2.2 机械合金化
• 2.2.3 还原扩散法
• 2.2.4 共沉淀还原法
• 2.2.5 燃烧合成法
• 2.2.6 热处理
• 2.2.7 合金的粉碎
• 2.3 合金的表面改性处理
• 2.3.1 表面包覆处理
• 2.3.2 碱化处理
• 2.3.3 酸处理
• 2.3.4 氟化处理
• 2.3.5 高分子修饰
• 2.4 合金组织结构及相结构的理论研究
• 2.5 本文研究的主要内容及预期达到的目标
• 2.5.1 研究内容及技术路线
• 2.5.2 研究预期达到的目标
• 第三章 试验方法
• 3.1 贮氢合金的制备
• 3.1.1 合金配制所用原材料
• 3.1.2 合金成分设计
• 3.1.3 合金的熔炼
• 3.1.4 合金的粉碎
• 3.2 电化学性能测试
• 3.2.1 电极组成及制备
• 3.2.2 电化学测试系统
• 3.2.3 电化学性能测试方法
• 3.3 合金的 PCT 特性及其热力学性能测试
• 3.3.1 合金 PCT 曲线的测试原理及方法
• 3.3.2 合金氢化反应热力学参数的计算
• 3.4 合金电极的 XRD 分析
• xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3合金的性能'>第四章 Mm_xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3合金的性能
• 4.1 合金的 PCT 特性及其热力学性能
• xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3（x=0～0.5）合金的 PCT 曲线'>4.1.1 Mm_xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3（x=0～0.5）合金的 PCT 曲线
• 4.1.2 温度对合金 PCT 曲线及热力学性能的影响
• xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3（x=0～0.5）合金的相结构'>4.2 Mm_xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3（x=0～0.5）合金的相结构
• xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3（x=0～0.5）合金的电化学性能'>4.3 Mm_xMl_1-xNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3（x=0～0.5）合金的电化学性能
• 4.3.1 活化性能
• 4.3.2 最大放电容量
• 4.3.3 大电流放电能力
• 4.3.4 循环稳定性
• 4.3.5 高倍率放电能力
• 4.3.6 充放电平台特性
• 第五章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢