镁和计量比对Ml-Mg-Ni基贮氢合金电化学性能的影响

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lubin_1985
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为了获得具有高容量和良好循环稳定性的新型R–Mg–Ni基(R = RE, Ca, Y)AB3型贮氢合金,本文研究了在富镧混合稀土(Ml)代替纯镧元素的条件下,镁含量和化学计量比变化对Ml–Mg–Ni基贮氢合金的相结构和电化学性能的影响。XRD分析表明,Ml1-xMgxNi2.75Co0.55Mn(0.100Al0.10(x = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30)、Ml0.88Mg0.12(NiCoMnAl)x(x = 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0)以及Ml1-xMgx(NiCoMnAl)y(x = 0.10, 0.15; y = 3.6, 3.7, 3.8)贮氢合金均具有La2Ni7相和LaNi5相组成主相的多相结构,同时还有少量的LaNi2.28相析出。不同Mg含量的Ml1-xMgxNi2.75Co0.55Mn0.100Al0.10(x = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30)贮氢合金的最大放电容量和高倍率放电性能(HRD1200)均随着x值的增加,先增大后减小,且都在x = 0.15时达到最大值,分别为378 mAh/g和65.0%。而合金的低温放电性能(LTD(243))从x = 0.05时的36 mAh/g增加到x = 0.30时的210 mAh/g。但合金的循环稳定性却随x值的增加而降低,这可能是由于合金电极中的镁元素在碱液中极易受到氧化腐蚀造成的。Ml0.88Mg0.12(NiCoMnAl)x(x = 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0)贮氢合金的电化学测试结果表明,随着x值的增加,合金的最大放电容量从378 mAh/g(x = 3.5)逐渐减小到336 mAh/g(x = 4.0)。而合金的高倍率放电性能(HRD1200)、扩散系数(D)和低温放电性能(LTD243)在x = 3.7时得到了显著改善,分别达到52.6%、5.85×10-11 cm2/s和92.9%。而容量保持率(S200)则在x = 3.8时取得最高值为83.0%。利用交叉实验的原理,设计了Ml1-xMgx(NiCoMnAl)y(x = 0.10, 0.15; y = 3.6, 3.7, 3.8)贮氢合金。通过恒电流充/放电等方法测试了其电化学性能。结果表明,Ml0.85Mg0.15(NiCoMnAl)3.7(x = 0.15, y = 3.7)合金的综合电化学性能相对较好,最大放电容量为377 mAh/g,高倍率放电性能(HRD1200)为64.7%,低温放电性能(LTD243)可以达到88.2%,容量保持率(S50、S100和S200)分别为90.4%、84.3%和73.3%。本文研究结果表明,通过调整镁含量和化学计量比均可以显著改善Ml–Mg–Ni基多相贮氢合金的放电容量、高倍率放电性能、低温放电性能和循环稳定性等电化学性能。
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