化学计量比对AB5型贮氢合金组织结构及电化学性能的影响

论文摘要

本研究旨在采用非化学计量比方法提高AB5型低钴贮氢合金电极的综合性能,通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及电化学测试等方法研究了 A 类即 Ml(Ni0. 78Co0. 08Al0. 06Mn0. 08) x (x=3. 8～5. 8) 、 B 类即Ml(Ni0. 71Co0. 06Al0. 06Mn0. 08Cu0. 02Fe0. 02Si0. 02Cr0. 03) x(x=4. 8～5. 4) 等铸态和快淬合金的相结构、微观组织及电化学性能,并研究了合金电极的失效机制。研究结果表明:A类铸态合金中,除成分为x=3. 8的合金含有较多LaNi3相之外,其余合金的主相均为CaCu5型六方结构的LaNi5相;在x=4. 4～5. 2的成分范围内,合金中出现LaNi3第二相,且析出量随着x值的增大而减少;x=5. 4的合金在衍射谱线2 0=44. 52°出现Ni峰;在x=4. 4～5. 4的成分范围内活化性能较好;过化学计量比合金的高倍率放电能力、放电电压特性以及循环稳定性较优,但当x增大到5. 8时,合金的综合电化学性能下降。B类铸态合金的主相均为CaCu5型六方结构的LaNi5相,成分为x=4. 8、 x=5. 0及x=5. 2的合金中析出LaNi相,且在4. 8≤x≤5. 2的成分范围内,合金第二相(LaNi)的析出量随着x值的增大而减少;过化学计量比合金的最大放电容量、高倍率放电能力及循环稳定性均优于标准或欠化学计量比合金。用Cu、Fe、Si、Cr部分取代Ni、Co后,合金的综合电化学性能提高,尤其是循环稳定性得到改善。西安理工大学硕士学位论文 快淬降低了合金的活化性能,并且导致放电容量下降,但是快淬改善了合金的循环稳定性。 贮氢合金的衰退过程:合金吸放氢~合金颗粒粉化一合金颗粒变小一有更大的活性表面与电解液接触一合金颗粒表面氧化一活性物质损失量增加一电极放电容量减小。关键词:贮氢合金化学计量比快淬相结构电化学性能

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 贮氢合金
• 1.1.1 贮氢合金概述
• 1.1.2 金属与氢的相互作用
• 1.1.3 贮氢合金吸放氢的相平衡
• 1.1.4 贮氢合金分类
• 1.1.5 贮氢合金的应用
• 1.2 MH-Ni电池的发展与应用前景
• 1.3 镍氢电池的工作原理
• 5稀土系贮氢合金研究现状'>1.4 AB₅稀土系贮氢合金研究现状
• 1.5 本课题研究的目的和意义
• 1.5.1 课题研究的意义
• 1.5.2 课题研究的目的
• 1.5.3 课题的创新点
• 1.6 课题的研究内容及技术路线
• 1.6.1 课题的主要研究内容
• 1.6.2 课题的研究流程图
• 2. 实验材料及实验方法
• 2.1 贮氢合金制备
• 2.1.1 合金成分设计
• 2.1.2 合金熔炼
• 2.1.3 合金单辊快淬
• 2.2 仪器分析
• 2.2.1 X-Ray射线分析
• 2.2.2 金相分析
• 2.2.3 扫描电镜分析
• 2.2.4 化学成分分析
• 2.3 电化学性能测试
• 2.3.1 贮氢电极制备
• 2.3.2 电化学测试装置
• 2.3.3 电化学性能表征与测试
• 3. A类合金的相结构、微观组织及电化学性能
• 3.1 合金的相结构
• 3.2 合金的微观组织
• 3.3 合金的电化学性能
• 3.3.1 活化性能与最大放电容量
• 3.3.2 高倍率放电能力
• 3.3.3 放电电压特性
• 3.3.4 循环稳定性
• 3.4 小结
• 4. B类合金的相结构、微观组织及电化学性能
• 4.1 合金的相结构
• 4.2 合金的微观组织
• 4.3 合金的电化学性能
• 4.3.1 活化性能与最大放电容量
• 4.3.2 高倍率放电性能
• 4.3.3 放电电压特性
• 4.3.4 循环稳定性
• 4.4 A、B两类合金综合电化学性能比较
• 4.5 小结
• 5. 快淬对贮氢合金相结构、微观组织及电化学性能的影响
• 5.1 快淬合金的相结构
• 5.2 快淬合金的微观组织
• 5.3 快淬合金的电化学性能
• 5.3.1 活化性能
• 5.3.2 放电容量
• 5.3.3 循环稳定性
• 5.4 小结
• 6. 贮氢合金电极失效机制
• 6.1 合金的相结构
• 6.2 贮氢合金电极的循环稳定性
• 6.3 合金电极表面分析
• 6.4 合金颗粒形貌分析
• 6.5 小结
• 7. 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在研究生期间撰写和发表的论文