快淬AB型贮氢合金电化学性能及其微观结构的研究

摘要

AB<,5>型稀土系贮氧合金,作为Ni/MH电池负极材料已得到大量研究和广泛应用.为了提高Ni/MH电池的市场竞争力,降低贮氢合金的生产成本和提高合金的电化学性能成为贮氢合金研究的主要方向.目前研究的焦点是如何提高低钴、无钴贮氢合金的电化学循环稳定性.该文旨在通过合金成分的优化调整,同时结合适当的快淬工艺,改善低钴无钴贮氢合金的循环稳定性,制备出综合性能优异的贮氢合金电极材料.该文主要应用熔炼法和真空快淬技术制备AB<,5>型贮氢合金,用开口式三电极系统测试合金的电化学性能,用XRD分析了铸态及快淬态合金的相组成及相结构,用SEM和光学显微镜观察了铸态及快淬态合金的微观组织形貌,用TEM观察了铸态及快淬态合金的形貌并用SAD确定其晶态.全面研究了合金微观结构与其电化学性能的联系,得到如下一些主要结论:1.综合研究了Mm(NiMnSiAl)<,4.3>Co<,0.6-x>Fe<,x>(x=0,0.2,0.4,0.6)系列铸态和快淬态合金的微观结构及电化学性能.结果表明,Fe替代Co导致合金的电化学容量下降,但不同程度的改善子合金的循环稳定性.Fe替代Co对快淬合金循环寿命的提高比较显著,这主要是由于随Fe替代量的增加,快淬态合金的晶粒明显细化.快淬工艺可以极大地提高合金的循环寿命.2.对铸态及快淬态低钴无钴La<,x>Mm<,1-x>(NiMnSiAlFe)<,4.7>Co<,0.2>(x=0,1)和La<,x>Mm<,1-x>(NiMnSiAlFe)<,4.9>(x=0,1)两个系列铸态和快淬合金的研究结果表明,La替代Mm使合金放电容量提高,其主要原因是合金中第二相的消失和晶胞体积的增大.3.研究表明,通过以Fe替代Co、成分优化设计以及应用真空快淬工艺研制抵钴无钴AB<,5>型贮氢合金是可行的.实验发现两种成分的低钴无钴合金可以达到实用化需求.这两种合金成分是La(NiMnSiAlFe)<,4.7>Co<,0.2>和La(NiMnSiAlFe)<,4.9>,活化次数为2次,最大放电容量分别为309.42mAh/g和304.47mAh/g,循环寿命分别为370和300次.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明和关于论文使用授权的说明

第1章文献综述

1.1前言

1.2贮氢合金的发展概况

1.2.1贮氢合金的概念及其吸放氢原理

1.2.2贮氢合金的基本电化学反应

1.2.3贮氢合金的发展历史

1.2.4贮氢合金的分类

1.2.5贮氢合金的应用

1.3 AB5型低钴无钴贮氢合金

1.3.1 AB5型低钴无钴贮氢合金的成分设计

1.3.2 AB5型低钴无钴贮氢合金的制备工艺

1.4选题背景和思路

第2章实验方法

2.1铸态及快淬态AB5型贮氢合金的制备

2.2电化学性能测试

2.2.1电化学性能的表征

2.2.2实验贮氢合金电极制备

2.2.3 电化学性能测试方法

2.3相组成、相结构分析与微观组织观察

2.3.1 XRD物相分析

2.3.2 SEM形貌观察

2.3.3TEM显微分析

第3章铸态及快淬态Mm(NiMnSiAl)43Co0.6-Fex(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金的研究

3.1引言

3.2实验方法

3.3 Fe替代Co对合金电化学性能及微观结构的影响

3.3.1 Fe替代Co对合金电化学性能的影响

3.3.2 Fe替代Co对合金微观结构的影响

3.3.3小结

3.4快淬工艺对合金电化学性能及微观结构的影响

3.4.1快淬工艺对合金电化学性能的影响

3.4.2快淬工艺对合金微观结构的影响

3.4.3小结

第4章快淬低钴AB5型贮氢合金的研究

4.1引言

4.2实验方法

4.3实验结果与讨论

4.3.1 La替代Mm对合金电化学性能的影响

4.3.2 La替代Mm对合金微观结构的影响

4.4小结

第5章快淬无钴AB5型贮氢合金研究

5.1引言

5.2实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1合金的电化学性能

5.3.2合金的微观组织及形貌

5.4小结

第6章结论

参考文献

附录：硕士期问发表和待发表论文及参加课题研究情况

致 谢