稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响

摘要

采用真空电弧熔炼及退火处理制备R-Y-Ni系A2B7型R0.3Y0.7Ni3.25Mn0.15Al0.1(R=Y,La,Pr,Ce,Nd,Gd,Sm)储氢合金,系统研究稀土元素R对合金微观组织与结构、储氢和电化学性能的影响.XRD和SEM-EDS分析表明,合金退火组织由Ce2Ni7型主相、PuNi3型及少量CaCu5型相组成,Ce2Ni7型主相的晶格常数a、c及晶胞体积V均随稀土R原子半径的减小而依次降低.该合金均具有明显的吸放氢平台,常温下最大吸氢容量为1.17％～1.48％(w/w),吸氢平台压Pep为0.037～0.194MPa.电化学分析表明,退火合金电极的电化学活化性能优良,R=La合金具有最高的放电容量(389.2 mAh· g-1)和较佳的容量保持率(充放电循环100次后的S100=85.7％),其中合金微观组织的不均匀性及稀土元素的电化学腐蚀是影响电极循环稳定性的主要原因.合金电极的高倍率放电性能(电流密度为900 mA·g-1)HRD900=71.05％～86.94％,其电极反应动力学控制步骤主要由氢原子在合金体相中的扩散速率所控制.