Co元素对La-Y-Ni系AB3.5-3.8型储氢合金微观结构和电化学性能影响的研究

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新型高性能储氢合金电极材料的研发是提升镍氢电池性能和应用的关键。新型无镁La-Y-Ni系AB3-3.8型储氢合金,不仅拥有与La-Mg-Ni系AB3-3.8型合金相同的超点阵堆垛结构和相媲美的综合电化学性能,同时也避免了La-Mg-Ni系合金熔炼时由于Mg元素饱和蒸汽压较高所造成的安全隐患和成分难以控制等问题,已成为重要的新型高容量稀土-镍系储氢合金电极材料。然而,由于La-Y-Ni系储氢合金的特殊堆垛结构,极易导致吸放氢过程中其堆垛结构的不稳定性和氢致粉化,严重影响了合金电极反应的循环稳定性,制约了其进一步应用。对储氢合金进行适当的合金化是改善和提高合金的气体储氢与电化学性能的有效途径之一。为了寻求改善La-Y-Ni系储氢合金电极的循环稳定性,本文以超点阵结构La-Y-Ni系合金为研究对象,利用XRD、SEM、EDS以及电化学性能测试等表征和分析方法,系统研究了Co元素部分替代A2B7型及A5B19型合金B端Ni元素时,该退火合金的微观组织演变、相结构以及电化学性能的变化规律;在此基础上,通过对A5B19型合金A端添加稀土Nd,研究了退火合金La0.2Nd0.2Y0.6Ni3.5-xCox Mn0.2Al0.1(x=01.0)的微观组织及其电化学性能。结果表明,Co元素的加入有利于提高La-Y-Ni系A2B7型及A5B19型储氢合金的循环稳定性,其中对A5B19型合金的循环稳定性改善较为明显;对A端含稀土Nd的A5B19型合金,当Co含量x≥0.7时,经100次充放电循环后合金电极的容量保持率S100达到96%左右,合金循环稳定性得到显著提升。这一结果对今后开发具有较高容量及循环稳定性的La-Y-Ni系储氢合金电极材料奠定了基础,有重要的借鉴和应用价值。
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