新型高性能儲(chǔ)氫合金電極材料的研發(fā)是提升鎳氫電池性能和應(yīng)用的關(guān)鍵。新型無(wú)鎂La-Y-Ni系A(chǔ)B_3-3.8型儲(chǔ)氫合金,不僅擁有與La-Mg-Ni系A(chǔ)B_3-3.8型合金相同的超點(diǎn)陣堆垛結(jié)構(gòu)和相媲美的綜合電化學(xué)性能,同時(shí)也避免了La-Mg-Ni系合金熔煉時(shí)由于Mg元素飽和蒸汽壓較高所造成的安全隱患和成分難以控制等問(wèn)題,已成為重要的新型高容量稀土-鎳系儲(chǔ)氫合金電極材料。然而,由于La-Y-Ni系儲(chǔ)氫合金的特殊堆垛結(jié)構(gòu),極易導(dǎo)致吸放氫過(guò)程中其堆垛結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性和氫致粉化,嚴(yán)重影響了合金電極反應(yīng)的循環(huán)穩(wěn)定性,制約了其進(jìn)一步應(yīng)用。對(duì)儲(chǔ)氫合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮辖鸹歉纳坪吞岣吆辖鸬臍怏w儲(chǔ)氫與電化學(xué)性能的有效途徑之一。為了尋求改善La-Y-Ni系儲(chǔ)氫合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性,本文以超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)La-Y-Ni系合金為研究對(duì)象,利用XRD、SEM、EDS以及電化學(xué)性能測(cè)試等表征和分析方法,系統(tǒng)研究了Co元素部分替代A₂B₇型及A₅B₁₉型合金B(yǎng)端Ni元素時(shí),該退火合金的微觀組織演變、相結(jié)構(gòu)以... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

儲(chǔ)氫合金兩種吸放氫原理示意圖[21]

碩士學(xué)位論文5因?yàn)榻陔娊庖褐械慕饘贇浠飼?huì)隨著電位的升降而吸放氫，這樣的特性使鎳氫電池（Ni/MH）充放電成為可能。鎳氫電池（Ni/MH）是一種堿性蓄電池，正極材料的活性物質(zhì)為高容量燒結(jié)的Ni（OH）2，負(fù)極材料的活性物質(zhì)為儲(chǔ)氫合金，電解液是濃度為6mol/L的KOH水溶液。其工作原理利用了儲(chǔ)氫合金的電化學(xué)吸放氫特點(diǎn)，即在充放電過(guò)程中，氫就像搖椅一樣，通過(guò)堿性電解液在氫氧化鎳電極（電池正極）和金屬氫化物（MH）電極（電池負(fù)極）之間來(lái)回運(yùn)動(dòng)，因此又稱之為“搖椅”機(jī)理。其成分組成的化學(xué)式可表示為：Ni/MH電池工作原理如圖1.2所示。圖1.2Ni/MH電池的工作原理示意圖研究表明，鎳氫電池充放電循環(huán)過(guò)程中，正負(fù)電極基本反應(yīng)如下[27]：OHOHNi+++HeONiOH22)(充電放電正極：xHxeOHM+++xOMHx充電放電負(fù)極：2可細(xì)分為2adMHOeMHOH++→+adabMH→MHabMH→MHadad2MH+MH→2M+HMHxNixNiOOHHOMx++充電放電電池總反應(yīng)：2)(式中，M及MH分別表示儲(chǔ)氫合金和其金屬氫化物。電池充電時(shí)，在電池正極上發(fā)生Ni（OH）2與OH﹣的氧化反應(yīng)，產(chǎn)物為羥基氧化鎳（NiOOH）和水；在電池正極表面水得電子與儲(chǔ)氫合金發(fā)生電催化反應(yīng)，()6(/)(/)(iOOH)2HMKNOHNiMOHM+

溝腁B2型儲(chǔ)氫合金，因有較高的能量密度，被認(rèn)為是Ni/MH電池的第二代電極活性材料。laves相為緊密堆積結(jié)構(gòu)的拓?fù)涿芏严啵銩、B側(cè)原子半徑比接近為1.2。AB2型laves相合金包括C14（MgZn2,P63/mmc）、C15（MgCu2，F(xiàn)d/3m）和C36（MgNi2，P63/mmc）三種結(jié)構(gòu)類型[52,53]，但C36型合金的儲(chǔ)氫性能較差，固AB2型儲(chǔ)氫合金其實(shí)只涉及C14與C15型兩種結(jié)構(gòu)類型（如圖1.3）。由于原子為密排堆積，具有Laves相結(jié)構(gòu)的C14與C15型合金原子構(gòu)成了較多可供氫原子占據(jù)的四面體間隙，因此AB2型Laves相儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫容量較大。圖1.3Laves相儲(chǔ)氫合金的結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnxAl0.1儲(chǔ)氫合金微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究[J]. 鄭坤,羅永春,鄧安強(qiáng),楊洋,張海民.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2020(05)
[2]稀土Nd對(duì)A2B7型La-Y-Ni系儲(chǔ)氫合金微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響[J]. 姜婉婷,羅永春,趙磊,鄧安強(qiáng).  金屬功能材料. 2019(01)
[3]稀土元素對(duì)R-Y-Ni系A(chǔ)2B7型無(wú)鎂儲(chǔ)氫合金微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響[J]. 姜婉婷,羅永春,趙磊,鄧安強(qiáng),張國(guó)慶.  無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(10)
[4]無(wú)鎂超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)A2B7型La1-xYxNi3.25Mn0.15Al0.1合金的儲(chǔ)氫和電化學(xué)性能[J]. 趙磊,羅永春,鄧安強(qiáng),姜婉婷.  高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(09)
[5]稀土系A(chǔ)2B7型La1-xScxNi2.6Co0.3Mn0.5Al0.1（x=0～0.5）儲(chǔ)氫合金相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究[J]. 梅興志,羅永春,張國(guó)慶,康龍.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2015(10)
[6]鎂含量對(duì)稀土-鎂-鎳系A(chǔ)2B7型儲(chǔ)氫合金電極自放電性能的影響[J]. 張書成,羅永春,曾書平,王可,康龍.  稀有金屬. 2013(04)
[7]儲(chǔ)氫合金電極失效的機(jī)理分析及研究進(jìn)展[J]. 董小平,楊麗穎,朱凱寧,王濤,鐘旸.  稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2011(04)
[8]La-Mg-Ni-Co系新型稀土儲(chǔ)氫合金研究進(jìn)展[J]. 劉曉芳,李嶸峰,潘崇超,楊白,于榮海.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2011(09)
[9]La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.2-xCo0.3Alx（x=0～0.4）儲(chǔ)氫合金的微觀組織和電化學(xué)性能[J]. 羅永春,吳婷,高志杰,李嶸峰,林振,康龍.  中國(guó)稀土學(xué)報(bào). 2010(03)
[10]新型能源載體—儲(chǔ)氫材料研究進(jìn)展[J]. 唐文靜,傅和青,黃洪,陳煥欽.  化工新型材料. 2006(10)

博士論文
[1]2H和3R型RE-Mg-Ni基貯氫合金的相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能[D]. 趙雨萌.燕山大學(xué) 2018
[2]以多元合金化改進(jìn)球磨Mg基貯氫電極合金循環(huán)穩(wěn)定性的研究[D]. 張耀.浙江大學(xué) 2002

碩士論文
[1]A5B19型La-Mg-Ni-Co儲(chǔ)氫合金的研究[D]. 蔡鑫.江蘇科技大學(xué) 2017
[2]Ti-V基固溶體型儲(chǔ)氫合金吸放氫性能的研究[D]. 竇濤.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所） 2006



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