首页> 正文

La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金的相结构与电化学性能

2020-11-22阅读(664)

La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金的相结构与电化学性能

论文摘要

在对国内外稀土系非AB5型贮氢合金的研究进展进行全面综述的基础上,本文确定以La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金作为研究对象,采用XRD分析及恒电流充放电、线性极化、恒电位阶跃放电等电化学测试技术系统地研究了La2Mg(Ni0.85Co0.15)x（x=9.0-10.5）合金的相结构、电化学性能,并从中筛选出一种综合性能较好的AB3.2型La2Mg(Ni0.85Co0.15)9.6合金。通过采用Co元素对AB3.2型合金中的Ni进行部分替代,研究了La2Mg(Ni1-xCox)9.6（x=0.1-0.5）合金的相结构和电化学性能。在此基础上,进一步系统地研究了Co和Al对Ni的联合替代对AB3.2型的La2Mg(Ni0.8-xCo0.2Alx)9.6（x=0.01-0.03）合金以及La2.2Mg0.8(Ni0.8-xCo0.2Alx)9.6（x=0.01-0.03）合金的相结构和电化学性能的影响规律与机制,力求进一步提高合金的综合电化学性能。 首先系统地研究了La2Mg(Ni0.85Co0.15)x（x=9.0-10.5）合金B侧的化学计量比对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明,上述合金及其氢化物均保持PuNi3型结构,但合金的吸氢体积膨胀率较大（ΔV/V=24.9%-23.0%）。随着x值的增加,合金的放氢平台压力逐渐升高,最大放电容量则随之有所降低。在50mA/g电流放电的条件下,合金的最大放电容量从x=9.0时的422mAh/g,降低到x=10.5时的323.1mAh/g。研究发现,合金电极的高倍率放电性能（HRD）随x值的增加而提高,当x=10.5时的HRD800为91.5%。经100次充放电循环后,上述合金的容量保持率(S100)为45.2-68.5%,循环稳定性有待进一步改善。 为了提高合金的循环稳定性,采用Co元素对上述合金中的Ni进行部分替代。对La2Mg(Ni1-xCox)9.6（x=0.1-0.5）合金的研究表明,上述四元合金及其氢化物仍保持PuNi3型结构,增大Co对Ni的替代量可使合金的吸氢体积膨胀率（ΔV/V）从x=0.1时的24.6%降低到x=0.5时的15.0%。随着x值的增大,合金的最大放电容量从x=0.1时的406.3mAh/g,降低到x=0.5时的364.5mAh/g。合金电极的高倍率性能（HRD）则随着x值的增加而提高,并在x=0.4时出现最大值(HRD800=84.8%),然后又随x的增加下降到x=0.5时的75.1%。随着x值的增加,上述合金的循环稳定性有所提高,合金经100次充放电循环后的容量保持率S100由x=0.1时的64.1%提高到x=0.5时的69.5%。合金循环稳定性的改善与Co含量的增加导致合金吸氢体积膨胀率的减小密切相关。 为了进一步提高合金的综合性能,从上述研究的合金中选择了一种综合性能较好的La2Mg(Ni0.8Co0.2)9.6合金为基础,进一步研究了在含Co合金中Al对Ni的部分替代对La2Mg(Ni0.8-xCo0.2Alx)9.6（x=0.01-0.03）五元合金相结构和电化学性能的影响。结果表明,Al对Ni的上述替代进一步增大了合金的晶胞体积,并使合金的吸氢体积膨胀率有所降低。随Al含量（x）的增加,合金的最大放电容量略有降低（由x=0.01时的397.2mAh/g降低到x=0.03时的370.8mAh/g）,但合金的高倍率放电性能的降低比较显著(HRD400从x=0.01时的50.5%降低到x=0.03时的15.1%)。另一方面,上述合金电极的循环稳定性随着Al含量的增加而有所改善,S100从x=0.01时的57.6%提高到x=0.03时的59.7%。但合金的高倍率放电性能和循环稳定性都有待进一步改善。浙江大学硕」学位论文 为进一步提高合金的综合性能,以La22Mg08伽108一xCo02Alx)0.6（x=0.01一0.03）合金为对象,研究合金A侧L留Mg比例增大的情况下,Co和Al对Ni的联合替代对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明,Al对Ni的上述替代进一步增大了合金的晶胞体积,并使合金的吸氢体积膨胀率有所降低。随Al含量（x）的增加,合金的最大放电容量有所降低（由x=0.ol时的394mAh/g降低到x=0.03时的373mAUg）,而合金的高倍率放电性能的降低比较显著（HRDs。。从x二0时的38.2%降低到x=0 .03时的8.3%）。在x一0.01一0.02的范围内,合金的循环稳定性随着x值的增加而得到改善, （S,。。可由x=0.01时的72.3%提高到x=0.02时的75.6%）,但当Al含量进一步增加到x=0.03时,合金的循环稳定性又有所降低（5100二62.7%）。在所研究的合金中,La22Mgo:困i0v9Co02A1001万6合金电化学综合性能相对较好,其最大放电容量喘ax=394.6mAhjg,经100次充放电循环后的容量保持率为5100=72.3%,在放电电流为4O0mA/g条件下的HRD400=67.8%,但合金的高倍率放电性能有待进一步改善。关霆添贮氢电极合金La一Mg一i一Co系合金元素替代晶体结构吸氢体积膨胀率电化学性能

论文目录

  • 第一章 绪论
  • 1.1 Ni/MH电池的发展概况
  • 1.2 Ni/MH电池的工作原理
  • 1.3贮氢电极合金的研究开发概况
  • 5型稀土—镍系贮氢合金'>1.3.1 AB5型稀土—镍系贮氢合金
  • 2型Laves相贮氢合金'>1.3.2 AB2型Laves相贮氢合金
  • 1.3.3 镁基贮氢合金
  • 1.3.4 V基固溶体型合金
  • 5型贮氢合金的研究进展'>第二章 文献综述：稀土系非AB5型贮氢合金的研究进展
  • 5型合金的结构特征及贮氢性能'>2.1 非AB5型合金的结构特征及贮氢性能
  • 2型贮氢合金的贮氢性能'>2.2 Re-Ni系AB2型贮氢合金的贮氢性能
  • 3型稀土系合金的贮氢性能'>2.3 AB3型稀土系合金的贮氢性能
  • 3型合金的结构特征及贮氢性能'>2.4 R-Mg-Ni系型AB3型合金的结构特征及贮氢性能
  • 3型合金的电化学贮氢性能'>2.5 R-Mg-Ni系AB3型合金的电化学贮氢性能
  • 2.6 本文的研究思路及主要研究内容
  • 第三章 实验方法
  • 3.1 贮氢合金的成分设计及样品制备
  • 3.1.1 合金成分设计
  • 3.1.2 合金样品的制备
  • 3.2 贮氢合金相结构分析
  • 3.3 电化学性能测试
  • 3.3.1 贮氢合金电极的制备
  • 3.3.2 电化学测试设备
  • 3.3.3 常规电化学性能测试
  • 3.3.4 电化学P—C—T曲线的测定
  • 3.3.5 线性极化与交换电流密度测试
  • 3.3.6 恒电位阶跃放电测试
  • 2Mg(Ni0.85Co0.15)X（X=9.0-10.5）合金的相结构与电化学性能'>第四章 La2Mg(Ni0.85Co0.15)X（X=9.0-10.5）合金的相结构与电化学性能
  • 2Mg(Ni0.85Co0.15)X （X=9.0-10.5）合金及其氢化物的相结构'>4.1 La2Mg(Ni0.85Co0.15)X（X=9.0-10.5）合金及其氢化物的相结构
  • 2Mg(Ni0.85Co0.15)X （X=9.0-10.5）合金的相结构'>4.1.1 La2Mg(Ni0.85Co0.15)X（X=9.0-10.5）合金的相结构
  • 2Mg(Ni0.85Co0.15)X （X=9.0-10.5）合金氢化物的相结构'>4.1.2 La2Mg(Ni0.85Co0.15)X（X=9.0-10.5）合金氢化物的相结构
  • 2Mg(Ni0.85Co-（0.15）)X （X=9.0-10.5）合金的P-C-T性质'>4.2 La2Mg(Ni0.85Co-（0.15）)X（X=9.0-10.5）合金的P-C-T性质
  • 2Mg(Ni0.85Co0.15)X（X=9.0-10.5）合金的电化学性能'>4.3 La2Mg(Ni0.85Co0.15)X（X=9.0-10.5）合金的电化学性能
  • 4.3.1 活化性能及最大放电容量
  • 4.3.2 高倍率放电性能
  • 4.3.3 充放电循环稳定性
  • 4.4 本章小结
  • 2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金的相结构与电化学性能'>第五章 La2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金的相结构与电化学性能
  • 2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金及其氢化物的相结构'>5.1 La2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金及其氢化物的相结构
  • 2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金的P-C-T性质'>5.2 La2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金的P-C-T性质
  • 2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金的电化学性能'>5.3 La2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金的电化学性能
  • 5.3.1 活化性能及最大放电容量
  • 5.3.2 高倍率放电性能
  • 5.3.3 充放电循环稳定性
  • 5.4 本章小结
  • 2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的相结构与电化学性能'>第六章 La2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的相结构与电化学性能
  • 2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金及其氢化物的相结构'>6.1 La2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金及其氢化物的相结构
  • 6.1.1 合金的相结构
  • 6.1.2 合金氢化物的相结构
  • 2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的P-C-T性质'>6.2 La2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的P-C-T性质
  • 2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的电化学性能'>6.3 La2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的电化学性能
  • 6.3.1 活化性能及最大放电容量
  • 6.3.2 高倍率放电性能
  • 6.3.3 充放电循环稳定性
  • 6.4 本章小结
  • 2.2Mg0.8(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的相结构与电化学性能'>第七章 La2.2Mg0.8(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的相结构与电化学性能
  • 2.2Mg0.8(Ni0.8XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金及其氢化物的相结构'>7.1 La2.2Mg0.8(Ni0.8XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金及其氢化物的相结构
  • 2.2Mg0.8(Ni0.8XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的P-C-T性质'>7.2 La2.2Mg0.8(Ni0.8XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的P-C-T性质
  • 2.2Mg0.8(Ni0.8XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的电化学性能'>7.3 La2.2Mg0.8(Ni0.8XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金的电化学性能
  • 7.3.1 活化及最大放电容量
  • 7.3.2 高倍率放电性能
  • 7.3.3 充放电循环稳定性
  • 7.4 本章小结
  • 第八章 总结
  • 2Mg(Ni0.85M0.15X（X=9.0-10.5）合金'>8.1 La2Mg(Ni0.85M0.15X（X=9.0-10.5）合金
  • 2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金'>8.2 La2Mg(Ni1-XCoX)9.6（X=0.1-0.5）合金
  • 2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金'>8.3 La2Mg(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金
  • 2.2Mg(0.8(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金'>8.4 La2.2Mg(0.8(Ni0.8-XCo0.2AlX)9.6（X=0.01-0.03）合金
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].La-Mg-Ni-Co系新型稀土储氢合金研究进展[J]. 中国材料进展 2011(09)
    • [2].A、B侧元素化学计量比对La-Mg-Ni-Co系四元储氢合金的电化学性能影响研究[J]. 稀有金属材料与工程 2015(02)
    • [3].硼添加对La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金的微结构及电化学性能的影响(英文)[J]. 稀有金属材料与工程 2009(02)
    • [4].磁热处理对La-Mg-Ni-Co合金微结构与电化学性能的影响[J]. 中国有色金属学报 2008(11)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  

    La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金的相结构与电化学性能
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5