Ni基合金相结构和电化学性能的影响

发布时间：2017-01-05 15:16

  本文关键词：元素替代对A_2B_7型La-Mg-Ni基合金相结构和电化学性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

《燕山大学》 2015年

元素替代对A_2B_7型La-Mg-Ni基合金相结构和电化学性能的影响

刘治平  

【摘要】：La-Mg-Ni基储氢合金是近年来发展起来的一类高容量电极合金,作为金属氢化物-镍(MH-Ni)电池负极候选材料具有重要的开发应用前景。然而,如何提高该类合金电极的综合电化学性能,特别是循环稳定性,是解决该类合金实际应用的关键问题。本文主要以A2B7型La-Mg-Ni基合金为研究对象,系统考察了不同元素部分替代镧对合金结构和电化学性能的影响。研究了过计量比La0.75Mg0.25(Ni0.90Mn0.05Fe0.05)x(x=3.3,3.5,3.8)合金的相结构和电化学性能。当化学计量比x=3.3和3.5时,合金主要由(La,Mg)2Ni7相和La Ni5相组成。当x=3.8时,合金主要由La Ni5相和(La,Mg)Ni3相组成。随着化学计量比x从3.3增加到3.8,合金电极的高倍率放电性能HRD1800从10.7%增加到39.6%;合金电极的循环寿命和荷电保持率先增大后降低,在x=3.5时达到最大。随着计量比的增加,合金电极的交换电流密度I0和氢扩散系数D增加,且交换电流密度I0和HRD1800呈线性关系。A2B7型La-Mg-Ni基合金La0.75R0.05Mg0.20Ni3.40Al0.10(R=La,Nd,Sm)主要由(La,Mg)2Ni7相、La Ni5相和(La,Mg)5Ni19相构成。Nd替代La,显著促进了La Ni5相的形成,而Sm更有利于(La,Mg)5Ni19相的形成。在1800 m A/g放电电流密度下,Nd或Sm替代La分别使合金电极的高倍率放电性能增加了13.9%和6.5%。电化学动力学测试表明,Nd和Sm部分替代La使得合金电极的交换电流密度I0、电荷转移阻抗R和氢扩散系数D等动力学参数均得到改善。对A2B7型(La,Mg)1-xZrxNi3.5-2xMn2x(x=0.00,0.10,0.20)储氢合金微观结构和电化学性能的研究表明,(La,Mg)2Ni7合金主要由La Ni5相,(La,Mg)2Ni7相和少量(La,Mg)5Ni19相组成,Zr和Mn元素分别部分替代(La,Mg)和Ni后,合金中出现La Mg Ni4相。Zr和Mn使得合金电极的活化性能、高倍率放电性能和荷电保持率均得到改善。为了改善La-Mg-Ni基合金的电化学性能,特别是高温电化学性能,采用稀土元素钇(Y)部分替代镧(La),制备了一系列La0.80-xYxMg0.20Ni2.85Mn0.10Co0.55Al0.10(x=0.00,0.05,0.10)合金。XRD和SEM表明,合金均由La Ni5相和(La,Mg)2Ni7相组成,并且Y的引入促进了(La,Mg)2Ni7相的形成,进而引起合金电极放电容量的增加。在298 K下,随着x从0.00增到0.10,合金电极的高倍率放电性能HRD1800从23.6%增加到39.7%。同时,Y部分替代La也不同程度改善了合金电极高温动力学性能。随着温度的升高,合金电极的交换电流密度I0增加,氢扩散系数D降低,合金电极的高倍率放电性能HRD在318 K下达到最大。

【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.7
【目录】：

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2 王敬;吴锋;杨凯;李丽;;热处理冷却方式对AB_5型储氢合金电化学性能的影响[J];新技术新工艺;2006年12期

3 林玉芳;董小平;赵海花;郭佩佩;赵栋梁;;La_(0.65)RE_(0.10)Mg_(0.25)Ni_(3.5)Si_(0.15)(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm)储氢合金的电化学性能及EIS分析[J];稀土;2011年05期

4 徐国昌;韩树民;蒿建生;冯忠厚;李媛;谢丹阳;;Electrochemical properties of cobalt-free La_(0.80)Mg_(0.20)Ni_(2.85)Al_(0.11)M_(0.53) (M=Ni,Si,Cr,Cu,Fe) alloys[J];Journal of Rare Earths;2009年02期

5 张博;吴文远;尹少华;李世伟;罗瑶;边雪;涂赣峰;;Process optimization of electroless copper plating and its influence on electrochemical properties of AB_5-type hydrogen storage alloy[J];Journal of Rare Earths;2010年06期

6 周增林,宋月清,崔舜,林晨光,李明,惠志林,陆艳杰;不同化学计量比稀土镁基贮氢电极合金结构和电化学性能[J];稀有金属;2005年05期

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2 张磊;李世春;;LaNi_5及其氢化物的价电子结构理论计算[J];兵器材料科学与工程;2011年01期

3 周昱,朱惜林;低钴稀土系贮氢合金的研究[J];包钢科技;2005年02期

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5 张清;李全安;文九巴;张兴渊;;镀镍对AB_5型贮氢合金电化学性能的影响[J];表面技术;2006年03期

6 田晓光;周东辉;;球磨包覆镍对A_2B_7型合金电极电化学性能影响的研究[J];表面技术;2010年06期

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8 李鸽;;储氢碳纳米管复合材料性能及其应用[J];成都纺织高等专科学校学报;2006年01期

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1 闵德;;稀土在储氢材料的应用和发展[A];中国稀土储氢材料产业链的发展与共赢——第三届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2011年

2 陈淼;陆光达;张桂凯;;钯的氚老化效应研究现状[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年

3 钱晓静;黄国强;张志;;二氧化硅溶胶包裹镧镍铝合金的制备[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第5册）[C];2009年

4 王英;唐仁衡;肖方明;卢其云;彭能;;高性能稀土贮氢合金Mm(NiCoAlMn)_x(4．6＜x＜5．5)制备工艺的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（4）[C];2007年

5 柳东明;王常春;斯庭智;张庆安;;La_2Mg_(4-x)Ca_xNi_(13)贮氢合金的相结构与电化学性能[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（4）[C];2007年

6 刘守平;田卫国;刘仁龙;刘小军;刘志红;;V_3TiNi_(0．56)Cr_x(x=0．1，，0．3)贮氢合金耐碱液腐蚀性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（4）[C];2007年

7 唐仁衡;王英;肖方明;彭能;卢其云;;循环伏安法测定氢在纳米晶La-Mg-Ni贮氢合金中的扩散系数[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

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1 邴文增;钛铪合金吸放氘行为和相变[D];中国工程物理研究院;2010年

2 叶素云;纳米化对Mg基储氢合金的热力学和储氢性能的影响[D];华南理工大学;2010年

3 杭州明;Ti-V-Fe系储氢合金的微观结构及储氢性能研究[D];浙江大学;2010年

4 梁初;Li-Mg-N-H基高容量储氢材料的储氢性能及其机理研究[D];浙江大学;2011年

5 李永涛;配位氢化物的储氢特性研究[D];复旦大学;2011年

6 康士刚;煤液化重质馏分的结构及其催化加氢反应性的研究[D];中国矿业大学;2011年

7 李媛;稀土—镁—镍系贮氢合金的微观结构和电化学性能[D];燕山大学;2011年

8 钟海长;Mg基固溶体的可逆吸放氢反应机理与储氢性能[D];华南理工大学;2011年

9 王建辉;Mg（NH_2）_2-2LiH复合体系的储氢性能与反应机理研究[D];浙江大学;2011年

10 韩树民;MH/Ni电池AB_2型合金及其复合合金负极材料的研究[D];燕山大学;2003年

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1 余铭铭;金属V掺Ni的改性研究[D];中国工程物理研究院;2010年

2 朱少坤;掺杂钙钛矿型复合氧化物光吸收特性的研究[D];武汉工程大学;2010年

3 许斌;Er_3Ni吸氢特性及热物性研究[D];浙江大学;2010年

4 郭威威;添加SWNTs对LiBH_4吸放氢性能影响的研究[D];沈阳大学;2010年

5 李长旭;钙铝配位氢化物的制备及放氢性能研究[D];浙江大学;2011年

6 王智敏;贮氢合金中的相结构[D];华北电力大学（北京）;2011年

7 郭道远;镁基纳米粒子的制备、表征及电化学性能[D];大连理工大学;2011年

8 郝传璞;体心立方固溶体中的“团簇加连接原子”模型及其在Ti-Cr-V基储氢合金设计上的应用[D];大连理工大学;2011年

9 陈志;Li-N-H储氢材料的制备、表征及性能研究[D];南开大学;2011年

10 王宗国;金属硼氢化物X(BH_4)_n储氢材料的第一性原理研究[D];西南大学;2011年

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1 邵忠财,翟玉春,田彦文;用化学镀法制备Ni包覆ZrO_2粉末[J];材料保护;1998年02期

2 雷永泉;李洲鹏;陈长聘;吴京;王启东;;贮氢电极材料与氢化物—镍电池的进展[J];材料科学与工程;1990年01期

3 陈立新,雷永泉,李志尊;粉末粒度对贮氢合金Ml(NiCoMnTi)_5电化学性能的影响[J];稀有金属材料与工程;1998年06期

4 张羊换,李平,王新林,祁焱,林玉芳,王国清;熔体快淬对AB_2型Laves相储氢电极合金循环寿命的影响[J];稀有金属材料与工程;2004年12期

5 王敬,吴锋,吴锋,单忠强;热处理对LaNi_(3.6)Co_(0.7)Mn_(0.4)Al_(0.3)性能的影响[J];电池;2002年S1期

6 吴伯荣;电动车用MH-Ni动力电池[J];电源技术;2000年01期

7 王超群,靳红梅,王宁,李国勋,应启明;稀土贮氢合金的相结构研究[J];电源技术;1998年03期

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9 张法亮;罗永春;孙凯;康龙;陈剑虹;;La_(1.5)Mg_(0.5)Ni_(7-x)Co_x(x=0~1.8)贮氢合金结构和电化学性能研究[J];功能材料;2006年02期

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2 卢国强;蔡丽蓉;孙世刚;何俊翔;;表面合金电极上CO吸附的红外光谱研究[A];全国第10届分子光谱学术报告会论文集[C];1998年

3 冯永超;魏子栋;刘勇;陈四国;孙才新;;脉冲电沉积Ni-P合金析氢电极的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

4 迟长云;薛建军;金丹萍;;Ni-S合金电极的制备及其在水处理中的应用[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

5 王云晓;黄令;柯福生;李君涛;孙世刚;;椰菜花状锡镍磷合金电极的制备、结构与储锂性能[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年

6 张玲;周晓松;彭述明;龙兴贵;;Mg_2Ni纳米贮氢合金电极的电化学性能[A];中国工程物理研究院科技年报(2008年版)[C];2009年

7 潘大为;张丽;逯文晶;庄建梅;吴世杰;;锡铋合金电极吸附溶出伏安法检测痕量钴研究[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年

8 张玲;周晓松;彭述明;龙兴贵;;Mg_2Ni纳米贮氢合金电极的制备技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2008年版)[C];2009年

9 Mitsunobu Fukuda;Kohei Imayoshi;Yasumichi Matsumoto;;聚氧乙烯硫氰酸十二烷酯对无铅的Sn合金电极沉积的吸附作用[A];2004中国电子制造技术论坛——无铅焊接技术译文集（下册）[C];2004年

10 张云云;焦丽芳;袁华堂;何广;王一菁;;Co_xM_(1-x)Si(M=Cu,Ti,Mg)合金电极的制备和电化学储氢性能研究[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年

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5 李傲生;高倍率贮氢合金电极的制备及电化学性能研究[D];中南大学;2010年

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9 杭州明;V基固溶体合金结构和电化学性能研究[D];燕山大学;2006年

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