稀土Ni基多元合金作为Ni/MH电池电极材料的结构和性能的研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oldfly2005
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本文以稀土Ni基多元合金作为Ni/MH电池负极电极材料,旨在研究稀土Ni基多元合金的相结构和电化学性能。论文以储氢合金La0.8Mg0.2Ni3.1Al0.3Mn0.1作为基准合金,探索元素取代,退火处理对基准合金的相结构和电化学性能的影响。研究内容主要囊括了两个模块:Co元素取代Ni对基准储氢合金电化学性能的影响,对比筛选出合金最佳比例;在最佳比例的基础上,探究Mo元素取代和退火处理对储氢合金的相结构和电化学性能的影响。XRD衍射图显示元素取代和退火处理没有改变储氢合金的相结构,合金的相结构均包含三相,分别LaNi5相,La2Ni7相,La7Ni3相.。虽然相结构的组成没有改变,但是相结构中的晶胞体积和晶胞参数发生改变;合金的SEM图表明合金具有多相结构,各个相结构呈区域分布,;TEM图中的衍射斑点分布结果与XRD一致。电化学测试结果表明基准合金进行Co元素取代(比例为0,0.1,0.3,0.5,0.7)后,电池的循环稳定性和最大放电容量有明显的增加,其中当Co元素取代的比例为0.5时,合金放电容量最高,达到307.2 mAh/g,循环50圈时稳定性为79.5%,Co元素的添加提高了循环稳定性,循环50圈时,Co0.5的循环稳定性较基准合金增加了13%,综上得出Co元素取代的最佳比例为0.5。在最佳比例的基础上分别对其进行Mo元素取代(比例为0,0.1,0.15,0.2)和退火处理,发现电池的高倍率放电性能和循环寿命普遍提高。其中当Mo元素比例为0.1时,100圈时循环寿命高达83.6%;退火处理后,最大放电容量增加至325 mAh/g,尤其当温度为-20℃时,放电容量为291.3 mAh/g,低温电化学研究表明随着温度降低,放电容量降低。退火处理降低了电化学阻抗值,退火合金的HRD600(%)为62.5%,较铸态合金提高了8%。
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