稀土系AB5型储氢合金因为其良好的综合性能成为MH/Ni电池中广泛使用的负极材料,但是因其动力性较差并且价格较高,所以稀土系AB5型储氢合金不能满足作为动力电源的需要。针对稀土系AB5储氢合金存在的缺点,为降低成本并提高合金的动力学性能,本文从Cu替代Co、Be替代Co、Be-Cu替代Co三个部分研究了储氢合金的相结构和循环过程中的动力学性能。首先研究了冷却速度对MlNi3.55Co0.45Mn0.4A10.3Cu0.3合金相结构和电化学性能的影响,研究发现:(1)以103K/s冷却的合金为单相结构,为LaNi5相、以10K/s冷却的合金具有双相结构,主相为LaNi5相,第二相中的成分RE:(NiCoMnAlCu)以1:3.19,接近A2B7型结构。冷却速度103K/s合金电极的最大放电容量为315.9mAh/g,高于冷却速度1OK/s合金电极的最大容量306.1mAh/g。(2)以103K/s冷却的合金,在100个循环过程中,交换电流I0从313.81mA/g(10 Cycle)随着循环次数的的增加而增大到1471.18mA/g(100Cycle)、10K/s冷却的合金交换电流I0从262.03mA/g(10 Cycle)随着循环次数的的增加而增大到1304.49mA/g(100 Cycle),103K/s冷却的合金传荷电阻Rct从16.64mΩ·g(10 Cycle)减小到3.5mΩ·g(100 Cycle)、10K/s冷却的合金传荷电阻Rct从19.92mΩ·g(10Cycle)减小到4.0mΩ·g(100 Cycle),103K/s冷却的合金氢扩散系数D从3.14×10-6cm2/s(10 Cycle)增大到2.47×10-5cm2/s(100 Cycle)、10K/s 冷却的合金氢扩散系数 D从 1.3×10-6cm2/s(10 Cycle)增大到 2.04×1 0-5cm2/s(100 Cycle)。其次对 MlNi3.55Co0.75-xMn0.4Al0.3Bex(x=0.00,0.15,0.30,0.45,0.60,0.75)合金研究发现:(1)合金中加入Be后,会出现多种相结构,基体相中RE:(NiCoMnAl)以1:5的比例存在,灰色相中RE:(NiCoMnAl)为2:7,富La、富Ni偏析相出现在相界处,随着Be含量的增加偏析相逐渐增多,面积逐渐增大。(2)随着Be含量的增加提高了合金的活化性,如x=0.45时合金第一个活化周期便到了 283.9mAh/g;Be含量对合金的衰减速率有影响,如:从1.25mAh/g·cycle(x=0.00)逐渐减小到 0.9mAh/g·cycle(x=0.45),然后逐渐增大到 1.21mAh/g·cycle(x=0.75);合金的高倍率性能随着Be含量的增加而提高,在以1625mA/g放电时从26.%(x=0.00)逐渐增加到42%(x=0.60)然后下降到39%(x=0.75)。(3)采用交流阻抗法、循环伏安法、恒电流间歇滴定法、线性极化曲线法、塔菲尔极化曲线法研究了储氢合金的动力学性能,其结果基本一致,其中交流阻抗法研究得出的结果为:交换电流I0从131.97mA/g(x=0.00)随着Be含量的增加逐渐增大到519.81mA/g(x=0.75);传荷电阻Rct从39.56mΩ·g(x=0.00)随着Be含量的增加逐渐减小到 10.04mΩ·g(x=0.75);氢扩散系数D 从 3.08×10-11cm2/s(x=0.00)随着 Be 含量的增加而逐渐增大到8.85×10-11cm2/s(x=0.75)。再次对MlNi3.55Co0.75-xMn0.4Al0.3(Cu0.96Be0.04)x(x=0.00,0.15,0.30,0.45,0.60,0.75)研究发现:(1)合金中加入Be-Cu后,合金中出现多种相结构,富La、富Ni偏析相出现在相界处,随着Be-Cu含量的增加偏析相逐渐增多,晶胞体积从89.43A3(x=0.00)增加到89.72A3(x=0.45),而后随着Be-Cu含量的增加减小到89.38A3(x=0.75)。(2)添加Be-Cu比未添加的储氢合金更容易活化,且在(x=0.45)时电化学容量和衰减率分别达到了 321.9mAh/g和1.06mAh/g·cycle;高倍率放电性能随着Be-Cu含量的增加而提高,以 1625mA/g 放电时,HRD1625 从 64.95%(x=0.00)增大到 79.08%(x=0.60)然后减小到78.15%(x=0.75)。(3)采用交流阻抗法研究了添加Be-Cu储氢合金的动力学性能,其结果是随着Be-Cu含量的增加交换电流呈增大趋势,如:x=0.00时I0=98.66mA/g、x=0.45时I0=214.83mA/g、x=0.75 时 I0=112.68mA/g;传荷电阻R 呈先减少后增加趋势,如:x=0.00时Rct=52.92mΩ·g、x=0.45 时 Rct=24.3mΩ·g、x=0.75 时 Rct=46.34mΩ·g;氢扩散系数 D 呈先增加后减少趋势,如:x=0.00 时 D=1.46×10-11cm2/s、x=0.45 时 D=7.41×10-11cm2/s、x=0.75时D=4.51×10-11cm2/s。最后研究了不同热处理条件下对MINi3.55 Co0.3Mn0.4Al0.3(Cu0.96Be0.04)0.45合金的相结构和电化学性能的影响,合金在923K、1023K、1123K,三种温度下热处理4h。随热处理温度由923K(4h)升至1023K(4h)和1123K(4h)时合金中的富La相明显减少,富镍相增多;电化学容量改变从321.9mAh/g(未热处理)下降到305.43mAh/g(923K)、314.58mAh/g(1023K)、301.32mAh/g(1123K);衰减率从 1.03mAh/g·cycle(923K)下降为 0.95mAh/g·cycle(1023K)和 0.98mAh/g·cycle(1123K);合金的 HRD1625值增加幅度不明显;然后又研究了合金在1023K下2h、4h、6h下的性能,随热处理时间由2h(1023K)升至4h(1023K)和6h(1023K)富La白色相明显减少,富Ni相和A2B7结构灰色相增加;电化学容量从321.9mAh/g(未热处理)下降到308.4mAh/g(2h)、314.58mAh/g(4h)、310.54mAh/g(6h);衰减率和 HRD1625 值无明显变化。