近些年來(lái),隨著新能源汽車(chē)的快速發(fā)展,鎳氫動(dòng)力電池以其高安全性而倍受青睞。RE-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金作為鎳氫動(dòng)力電池的關(guān)鍵材料之一,也已然成為研究的熱點(diǎn)課題。本文研究了A₅B₁₉型和AB₄型La-Sm-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金的相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能,期待能為鎳氫動(dòng)力電池提供具有優(yōu)異綜合電化學(xué)性能的電極材料。通過(guò)感應(yīng)熔煉的方法制備了La-Sm-Mg-Ni-Al基合金,研究了第二相對(duì)A₅B₁₉型合金的電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,與Pr₅Co₁₉單相合金相比,含有少量Ce₅Co₁₉第二相時(shí),合金電極的最大放電容量升高,高倍率性能和低溫性能下降。當(dāng)Ce₅Co₁₉為主相含有Pr₅Co₁₉第二相時(shí),合金電極的HRD₉₀₀從57.2%升高至59.8%,在-40℃時(shí)合金電極的電容量從194.1 mAh/g增... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鎳氫電池工作原理示意圖

第1章緒論7新型稀土-鎂-鎳基儲(chǔ)氫合金屬于稀土-鎳基合金的一部分。這類(lèi)合金的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，具有獨(dú)特的超堆垛結(jié)構(gòu)。因其獨(dú)特的超堆垛結(jié)構(gòu)，使這類(lèi)合金受到了越來(lái)越多的關(guān)注。這類(lèi)合金的B/A在3-5之間的：可分為AB3，A2B7，A5B19型。關(guān)于稀土-鎂-鎳基合金的相關(guān)研究進(jìn)展，會(huì)在接下來(lái)的小節(jié)中做更詳細(xì)的匯報(bào)。1.4RE-Mg-Ni系儲(chǔ)氫合金基本理論在過(guò)去的十幾年中，RE-Mg-Ni系合金因其高能量和高功率的特點(diǎn)被當(dāng)做最具應(yīng)用前景的熱門(mén)的負(fù)極材料。研究人員開(kāi)始對(duì)RE-Mg-Ni系合金進(jìn)行了系統(tǒng)而大量的工作，從而開(kāi)發(fā)更為實(shí)用的Ni-MH電池材料[42-47]。目前，被產(chǎn)品化的La–Mg–Ni系合金電極，取得了較為喜人的結(jié)果：日本FDK株式會(huì)社制造生產(chǎn)的具有長(zhǎng)壽命（>6000次）的消費(fèi)電池，以及川崎重工生產(chǎn)的具有大容量、高功率供給工業(yè)使用的固定式電池[43]。與此同時(shí)，隨著人們對(duì)電池需求增加，使得RE–Mg–Ni系合金將會(huì)受到越拉越多的研究和關(guān)注。1.4.1RE-Mg-Ni系貯氫合金結(jié)構(gòu)由于成分和結(jié)構(gòu)的不同，在儲(chǔ)氫容量、活化和放電容量、穩(wěn)定性等方面，每種合金所表現(xiàn)出來(lái)的性能也大有不同。圖1-2稀土-鎂-鎳系（RE-Mg-Ni系）合金結(jié)構(gòu)示意[53]儲(chǔ)氫合金可視為由A和B側(cè)元素組合而成，而且還發(fā)現(xiàn)這兩類(lèi)元素對(duì)氫的親和

燕山大學(xué)工程碩士學(xué)位論文8力有所不同，分為正親和力，和負(fù)親和力。由于B/A比例的不同，超堆垛結(jié)構(gòu)RE-Mg-Ni系合金主要可分為AB3型、A2B7型和A5B19型，最新研究發(fā)現(xiàn)AB4[48-51]型和A7B23[52]型。由于[A2B4]（Laves相）亞單元的有兩種不同的類(lèi)型，分別是C14型（六方結(jié)構(gòu)）和C15型（面心立方結(jié)構(gòu)）。故不同類(lèi)型的相結(jié)構(gòu)都有兩個(gè)異構(gòu)體，分別為2H（六角形結(jié)構(gòu)）和3R（菱面形結(jié)構(gòu)）[54-57]。如圖1-2所示，RE-Mg-Ni基合金特殊的超堆垛結(jié)構(gòu)，是由[AB5]亞單元（CaCu5結(jié)構(gòu)）和[A2B4]亞單元（Laves相結(jié)構(gòu)）沿著c軸的方向進(jìn)行周期式的排列而堆垛起來(lái)的[58]。1.4.2RE-Mg-Ni基貯氫合金電極的電化學(xué)性能電極所發(fā)生的氫化和脫氫，其涉及一系列的反應(yīng)和物質(zhì)傳輸[58,59]，如圖1-3所示。從1-3的示意圖中，很明顯參與電極反應(yīng)的氫來(lái)源就是電池的電解質(zhì)。合金開(kāi)始吸收氫的同時(shí)，固相界面此時(shí)發(fā)生了水的分解反應(yīng)，生成了H(ad)和OH–，然后H(ad)與合金反應(yīng)生成了氫化物M-H(ad)，氫被吸收后，會(huì)擴(kuò)散到合金的體內(nèi)，與合金形成α相的固溶體相。反應(yīng)不斷地進(jìn)行，氫的濃度越來(lái)越高，使固溶體α逐漸向金屬氫化物的方向轉(zhuǎn)化。圖1-3氫化物形成/分解過(guò)程示意圖在氫化過(guò)程中，吸氫電極發(fā)生如下反應(yīng)步驟[60]：①通過(guò)液相傳質(zhì)，H2O擴(kuò)散至電池負(fù)極的表面H2ObH2Os→(1-3)上式中，b、s分別代表液相本體和電極表面。②電極表面的電荷轉(zhuǎn)移H2Os+eHad+OH→csaKK(1-4)

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碩士論文
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本文編號(hào)：3298008