稀土—镁基复合贮氢合金的相结构和电化学性能

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AB5 型稀土基贮氢合金是目前商品化的镍/金属氢化物(Ni/MH)电池的主要负极材料,它具有易活化和循环寿命长等优点,但存在电化学容量低,高倍率放电性能和低温放电性能差的缺点,经过多年开发后,其实际容量接近理论值。如何提高 AB5 型稀土基贮氢合金的电化学容量和其它电化学性能是目前 Ni/MH 电池研究中的热点课题之一,具有重要的理论和实际意义。镁基贮氢合金具有贮氢量大、质量轻和成本低等优点。为了改善稀土基 AB5 型贮氢合金的电化学性能,将稀土基 AB5 型贮氢合金与镁基合金进行复合处理,是一种制备新型复合合金的有效方法。 本文以商品 AB5 型稀土基贮氢合金和镁基合金为原料,采用烧结法制备了稀土-镁基复合贮氢合金 AB5-x mass%LaMg3 (x=2,3,4,5,6,7,8)。研究了不同添加量和不同烧结温度对复合合金相结构和电化学性能的影响。结果表明,制备的稀土-镁基复合贮氢合金为多相结构,除含有 AB5的 CaCu5 主相外,还含有 LaNi3 相;烧结温度为 1123 K 时,制备的 AB5-5 mass%LaMg3 复合贮氢合金具有良好的电化学性能,其最大放电容量达到358 mAh/g;在 1200 mA/g 电流密度下,HRD 值为 60 mA/g 电流密度下的30%;在低温 233 K 时,该合金电极的放电容量达到 174 mAh/g,是 298 K时放电容量的 53%。但该复合合金电极的循环稳定性较差,在第 200 循环周期时,合金电极的容量保持率仅为 60.5%。为了进一步改善制备的复合合金的循环寿命,本文还研究了表面金属蒸气镀膜对复合合金相结构和电化学性能的影响,金属蒸气镀 Al 处理明显改善了复合合金的循环稳定性,当第 200 循环周期时,AB5-5 mass%LaMg3 复合合金的容量保持率从 60.8%提高到 68.4%。
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