La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金电极材料表面改性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wjran2008
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La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金是近年来发现的综合性能较好的电极合金,但电极合金循环稳定性较差制约着该电极合金的进一步开发应用,因此如何提高该类合金电极循环稳定性是目前应用研究的关键问题。据此本文以A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06为研究对象,采用化学镀的方法对合金表面包覆Ni和包覆Cu后退火处理,采用机械合金化的方法对合金进行表面包覆Ni处理,系统研究了表面包覆对A2B7型贮氢合金电极电化学性能的影响。首先本文对气态粉化后的A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06进行化学镀不同厚度Ni处理。研究结果表明,通过SEM观察,包覆处理后镀层镍为球形颗粒且均匀弥散于合金表面。电化学测试结果表明,表面包覆镍处理的La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06贮氢合金电极放电容量有所降低,而循环稳定性有所提高,但改善不很明显。线性极化扫描和电化学阻抗谱等分析结果表明,表面包覆Ni处理后增大了合金电极的交换电流密度(I0),减小了电化学阻抗,改善了合金电极的动力学性能。本文还通过对A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06化学镀Cu后进行不同温度退火处理,研究了退火对镀铜贮氢合金电极电化学性能的影响。结果表明,退火处理对合金电极的活化性能影响不明显,但有利于提高合金电极的循环稳定性;镀态合金粉作成电极后退火,对合金性能改善较为明显,其原因受粘合剂Ni粉的影响较为复杂;另外,退火处理对合金电极动力学性能改善不大。用化学镀的方法对合金进行表面包覆处理的研究结果表明,该方法可以改善合金电极的循环稳定性,但改善效果不明显。为寻求原因,模拟合金电极在碱液中的电化学循环,并排除腐蚀对A2B7型贮氢合金的影响,将镀铜合金粉在一定条件下进行气态吸放氢循环。结果发现,在气态充放氢循环过程中合金粉化,镀层出现开裂、脱落甚至完全被剥离合金基体的现象。镀层没有有效抑制合金的粉化与腐蚀,因此化学镀表面包覆处理不能有效改善La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的循环稳定性。最后本文对A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06进行球磨包覆镍处理,系统研究了球磨不同时间包覆Ni及覆Ni后不同温度退火处理对合金电极电化学性能的影响。研究结果表明,在一定时间范围内球磨包覆10%Ni处理后,可以提高合金电极的活化性能,改善合金电极的循环稳定性。合金电极的动力学性能测试结果表明,球磨包覆处理可以增大合金电极的交换电流密度,减小接触阻抗和表面电荷转移阻抗,提高极限电流密度,加快氢在合金中的扩散速率,进而提高了合金电极高倍率放电性能;对球磨包覆合金粉进行退火处理结果表明,与未处理合金相比退火处理后合金电极的活化性能变差,最大放电容量降低,但8次循环之后合金电极的放电容量均高于未处理合金电极。
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