La15Fe77-xNixMn5B3(x=55,60,70,75)储氢合金的结构与电化学性能研究

摘要

储氢合金是一种能在晶体的空隙中大量储存氢原子的材料,其体积吸氢密度超过液态氢和固态氢密度,既简便又安全。为了获得具有高容量、低成本和良好高倍率放电性能的新型La-Fe-B系储氢合金,本文采用熔炼-快淬工艺制备La15Fe77-xNixMn5B3(x=55,60,65,70,75)储氢电极合金,通过XRD、SEM、EDS以及电化学测试等手段,系统地研究了Ni部分替代Fe及淬火处理对合金结构和电化学性能的影响。
　　 结果表明,所有合金均由LaNi5相、La3Ni13B2相和(Fe,Ni)相组成。电化学测试表明,随Ni含量x值的增加,合金的放氢平台越来越平缓,平台特性变好；活化次数明显减少,当x≥70时,活化次数仅为2次；合金电极的最大放电容量(Cmax)逐渐增加,从222mAh·g-1(x=55)增加到309mAh·g-1(x=75)；高倍率放电(HRD)性能明显改善,如1750mA·g-1时,合金的HRD从14.32％(x=55)增加到86.72％(x=75)；但合金电极的循环稳定性降低。
　　 淬火处理使合金的组织结构更加均匀,合金的压力-组成-温度(P-C-T)曲线变得更加平坦,平台压降低,活化性能改善,最大放电容量增加,HRD提高,而循环稳定性变差。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

(一)储氢合金与镍氢电池

1.1.1 储氢合金的类型

1.1.2 储氢合金的储氢机理

1.1.3 Ni/MH电池的工作原理

(二)Ni/MH电池负极储氢合金的改性

1.2.1 A侧取代元素

1.2.2 B侧取代元素

1.2.3 储氢合金的表面处理

(三)镍氢电池及储氢负极合金的发展

(四)本文选题的依据

1.4.1 本课题的来源

1.4.2 本文的研究意义

1.4.3 本文的研究内容

1.4.4 本课题的创新点

参考文献

第二章 实验原理与方法

(一)实验仪器及试剂

2.1.1 实验仪器

2.1.2 实验试剂

(二)储氢合金样品的制备

2.2.1 合金成分的设计

2.2.2 合金的制备

(三)合金的显微结构表征

2.3.1 X-射线衍射分析(XRD)

2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)

(四)合金的电化学性能测试

2.4.1 合金电极的制备

2.4.2 电化学性能测试

参考文献

第三章 La15Fe77-xNixMn5B3(x=55,60,65,70,75)储氢合金的结构与电化学性能研究

(一)引言

(二)结果与讨论

3.2.1 XRD分析

3.2.2 SEM和EDS分析

3.2.3 P-C-T曲线

3.2.4 活化性能及放电容量

3.2.5 倍率放电能力

3.2.6 循环稳定性

(三)本章小结

参考文献

第四章 淬火处理对La15Fe22Ni55Mn583储氢合金结构与电化学性能的影响

(一)引言

(二)结果与讨论

4.2.1 XRD分析

4.2.2 SEM及EDS分析

4.2.3 P-C-T曲线

4.2.4 活化性能及放电容量

4.2.5 倍率放电能力

4.2.6 循环稳定性

(三)本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

(一)全文总结

(二)研究工作展望

致谢

在攻读学位期间论文发表情况