表面复合处理对La-Mg-Ni系A2B7型合金电化学性能的影响

摘要

La–Mg–Ni系A2B7型储氢合金由于具有高容量、低成本的优点，有望用于高容量型的金属氢化物/镍电池负极材料。然而该合金在电解液中表面容易被氧化；且氢反复进出晶格易使颗粒粉化，进一步加速了氧化过程，提高了接触电阻，导致电极的容量大幅度下降。为了维持合金电极的循环稳定性，提高其表面的催化活性，本文采用电镀与化学镀等方法对合金表面进行优化修饰，研究了合金表面镀层对其电极电化学以及动力学性能的影响。
　　采用电镀的方法在La0.75Mg0.25Ni3.48合金粉末表面包覆镍-钴镀层，通过扫描电子显微镜测试发现合金表面附着了一层均匀的镍-钴合金镀层。合金镀层显著提高了合金电极的大电流放电能力，使得电极在电流密度为1875mA/g时的高倍率放电性能HRD达到57.5％。电镀镍-钴后交换电流密度与极限电流密度都有一定提高，动力学参数与倍率变化一致。电镀处理同样提高了电极的循环稳定性，处理后合金在100周的容量保持率达到66.9%。合金电极综合性能的改善是由于镍-钴镀层提高了合金表面的电催化活性以及电导性。
　　采用氟化以及氟化后化学镀钴-钼的复合处理方法对合金粉末进行处理，氟化后合金表面形成高催化活性的富镍层，化学镀后合金表面形成均匀的钴-钼镀层。氟化和化学镀钴-钼均提高了合金的最大放电容量，高倍率性能HRD1500分别增加2.9%和9.2%。经过复合处理后，合金表面状态的改变使得其表面的电荷转移速率提高，氟化以及化学镀钴-钼处理后合金电极的交换电流密度I0分别增加了97.4mA/g和1313.6mA/g。在合金的循环充放电过程中，氟化处理后形成的富镍层被破坏，而复合处理的合金表面则能保持相对稳定的保护层，因此，复合处理后合金电极的综合电化学性能，特别是循环稳定性有较大的提高。