退火處理對R-Mg-Ni系A(chǔ)2B7型儲(chǔ)氫合金微觀組織和電化學(xué)性能的影響.pdf

1、本文是在對國內(nèi)外La-Mg-Ni系儲(chǔ)氫合金研究進(jìn)展進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上，確定以La-Mg-Ni系A(chǔ)2B7型儲(chǔ)氫合金為研究對象，采用ICP、XRD、EPMA、Rietveld全譜擬合等材料研究方法和電化學(xué)測試方法對退火處理對該系列儲(chǔ)氫合金的微觀組織和電化學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究。在保證合金成分基本穩(wěn)定的前提下，本文首先對組成為La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1合金進(jìn)行不同時(shí)間退火處理并對其微觀組織和電化學(xué)性能進(jìn)

2、行考察，發(fā)現(xiàn)退火時(shí)間的延長有利于改善合金的綜合電化學(xué)性能。隨后，本文繼續(xù)研究了退火溫度對上述成分合金的微觀組織和電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)退火溫度過高會(huì)使合金綜合電化學(xué)性能降低；由于在此成分合金體系中Mg元素含量對合金綜合電化學(xué)性能有重要影響，本文同時(shí)考察了Mg含量的變化對La0.8-xGd0.2MgxNi3.1Co0.3Al0.1(x=0～0.5)合金微觀組織和電化學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　 在氬氣氣氛和1173K保溫條件下對La0

3、.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1儲(chǔ)氫合金進(jìn)行不同時(shí)間(t=8 h～168h)的退火處理。研究結(jié)果表明，延長退火時(shí)間可有效增加合金中Ce2Ni7型相豐度，當(dāng)退火時(shí)間t=168h時(shí)其相豐度達(dá)到94.5％。退火合金電極的電化學(xué)性能與Ce2Ni7型相的豐度有密切關(guān)系，合金電極放電容量隨退火時(shí)間的延長逐漸提高，當(dāng)t=168h時(shí)，合金電極放電容量達(dá)到最大值386.8mAh/g;退火時(shí)間對合金電極循環(huán)穩(wěn)定性的提高和改善有不同

4、程度的影響，當(dāng)退火時(shí)間t=16～168h時(shí)，經(jīng)100次充放電循環(huán)后，其電極容量保持率S100=90.3～91.5％。熱處理能有效改善合金電極電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性能，但不同退火時(shí)間對合金電極的高倍率放電性能影響不明顯。
　　 在氬氣氣氛和t=16h保溫條件下對La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1儲(chǔ)氫合金進(jìn)行不同溫度(T=1173K～1223K)的退火處理。研究結(jié)果表明，適當(dāng)升高退火溫度有利于提高退火合金

5、組織中Ce2Ni7型相的相豐度，當(dāng)退火溫度T=1198K時(shí)，Ce2Ni7型相的豐度為91.6％。但退火溫度過高會(huì)導(dǎo)致合金中Ce2Ni7型相的相豐度下降的同時(shí)CaCu5型相豐度上升，從而改變合金的相結(jié)構(gòu)。退火溫度的變化對合金電極活化性能影響不大，但適當(dāng)升高退火溫度能提高合金的最大放電容量，當(dāng)退火溫度T=1198K時(shí)，合金電極放電容量達(dá)到最大值382.7mAh/g；升高退火溫度可以改善合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性，但退火溫度過高會(huì)使合金中電極的最

6、大放電容量以及電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性下降。
　　 在本課題組前期工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合前兩步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)的研究了Mg含量對La0.8-xGd0.2MgxNi3.1Co0.3Al0.1(x=0～0.5)的微觀組織和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，La0.8-xGd0.2MgxNi3.1Co0.3Al0.1(x=0～0.5)合金組織主要由Ce2Ni7型、Gd2Co7型、CaCu5型、Pr5Co19型和PuNi3型相組成，適量添加Mg有利于提高

7、合金中Ce2Ni7型相的相豐度。當(dāng)x=0.15時(shí)合金的Ce2Ni7型相的相豐度達(dá)到最大值87.0％。退火合金電極的電化學(xué)性能與合金中Mg含量關(guān)系密切，不同Mg含量對合金的活化性能，最大放電容量，以及電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性影響明顯。當(dāng)x=0.15時(shí)，合金具有最大的電化學(xué)放電容量和較好的循環(huán)穩(wěn)定性，其放電容量達(dá)到391.4mAh/g，經(jīng)100次充放電循環(huán)后，其電極容量的保持率S100為92.0％，向合金中添適量Mg能有效改善合金電極電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)