元素替代對(duì)Zr基AB-,2-型貯氫合金相結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響.pdf

1、Zr基AB2型貯氫合金具有放電容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景，作為Ni/MH電池的負(fù)極材料一直受到廣泛的關(guān)注。本文首先對(duì)貯氫合金的貯氫原理以及對(duì)Zr基AB2型貯氫合金貯氫性能的影響因素做了較為全面的綜述。并在此基礎(chǔ)上確定以多元合金化為技術(shù)路線，利用XRD、SEM、EDX和電化學(xué)測(cè)試等手段研究替代元素對(duì)合金電化學(xué)性能的影響及其作用機(jī)理。 采用元素Ti替代合金ZrCr0.4Mn0.4Ni1.2中的Zr時(shí)發(fā)現(xiàn)，合金的相結(jié)

2、構(gòu)為C15型Laves相和C14型Laves相以及少量Zr9Ni11相組成的多相結(jié)構(gòu)。當(dāng)x=0.1時(shí)，合金中C15相的含量達(dá)到最大，并隨著Ti的摻雜量的增加，C15相逐漸向C14相轉(zhuǎn)變，合金中的非Laves相逐漸減少，并在x=0.4時(shí)消失。Ti的摻入有利于C15型Laves相向C14型Laves相轉(zhuǎn)變，并且抑制非Layes相的產(chǎn)生。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，加入少量Ti有利于合金活化性能和放電容量的提高，當(dāng)x=0.1和0.2時(shí)，合金電極的活化

3、性能最好，當(dāng)x=0.1時(shí)，合金具有最大放電容量為274mAh/g，并且Ti的摻入有利于合金循環(huán)穩(wěn)定的提高。線性極化、陽(yáng)極極化、恒電位階躍和交流阻抗測(cè)試表明，隨著Ti的摻入量的增加，合金電極的交換電流密度與極限電流密度都是先增加后減小，x=0.1時(shí)，合金電極具有最大的交換電流密度和極限電流密度，同時(shí)交流阻抗測(cè)試也表明，在x=0.1時(shí)，合金電極的電化學(xué)反應(yīng)阻抗最小，說(shuō)明少量Ti的加入有利于合金電極動(dòng)力性能的提高。 在上述研究的基礎(chǔ)上

4、，選擇綜合電化學(xué)性能最好的Zr0.9Ti0.1Cr0.4Mn0.4Ni1.2為研究對(duì)象，采用元素V替代合金中的Cr，系統(tǒng)研究了V的替代對(duì)合金Zr0.9Ti0.1VxCr0.4-xMn0.4Ni1.2(x=0～0.3)的電化學(xué)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著V的替代量的增加，合金的活化性能逐漸降低，合金的放電容量則逐漸提高，當(dāng)x=0.3時(shí)，合金具有最大放電容量為314.8 mAh/g。V替代Cr提高了合金的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)降低了合金的高倍率放電性