【摘 要】
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新能源汽车的日益发展推动了人们对镍氢动力电池领域的研究进程,在类型众多的储氢合金之中,Ti Fe系储氢合金以其成本低廉和储氢容量高等特点脱颖而出,逐渐成为现代研究者所青睐的研究对象之一。本文选定了Ti1.1Fe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金作为研究对象,先是采用了元素替代的方法探究了不同La的替代量对铸态合金的微观结构,电化学性能和电化学动力学的影响。结果显示合金由Ti（Fe,Ni）和Z
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新能源汽车的日益发展推动了人们对镍氢动力电池领域的研究进程,在类型众多的储氢合金之中,Ti Fe系储氢合金以其成本低廉和储氢容量高等特点脱颖而出,逐渐成为现代研究者所青睐的研究对象之一。本文选定了Ti1.1Fe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金作为研究对象,先是采用了元素替代的方法探究了不同La的替代量对铸态合金的微观结构,电化学性能和电化学动力学的影响。结果显示合金由Ti（Fe,Ni）和Zr Mn2两相组成,元素替代并未改变相组成,富La相分散于两基体相之间。合金具有非常好的活化性能,第一次充电就可以达到最大容量,La替代对提升合金放电容量有一定作用,Ti1.04Fe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2La0.06具有最高放电容量120.5 m Ah/g,相比基础合金81.3 m Ah/g有较大提升,容量保持率较好,动力学性能随La替代量的增大呈先升高后下降趋势,替代量为0.06合金高倍率放电性能最好,极限电流密度（0.7462 A/g）和氢扩散系数(2.029×10-10cm~2/s)改善明显,电化学阻抗值最小。继而对表现最优的铸态合金Ti1.04Fe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2La0.06进行机械球磨化处理,目的是利用高能球磨使颗粒粒度减小,提升化学反应速率。不同球磨时间（1 h、5 h、20 h、30 h）的处理使合金电化学性能均得到不同程度的改善,但过长的球磨时间并不会带来正向的收益。其中球磨1 h的合金具有最高的放电容量252.5 m Ah/g,但容量保持率S20仅为42.4%,动力学测试显示,球磨1 h合金的高倍率放电性能（HRD）从初始的26.76%提升到30.03%,氢扩散系数(2.596×10-10cm~2/s)和极限电流密度为（1.10 A/g）均得到了不同程度的提升,但阻抗值随球磨时间继续延长呈上升趋势。最后使用具有良好催化活性和导电性能的Ni作为添加剂并选择最佳的球磨时间（1 h）来进一步改善合金的电化学和动力学性能。结果显示,合金仍具有晶体相结构,但逐渐出现了Fe Ni3相,加入不同Ni含量（2%、5%、7%、10%）后的复合合金的容量和保持率均得到了很大的提升,10%Ni合金首次容量高达286.9 m Ah/g,S20为80.4%,提升了近一倍,且高倍率放电性能从30.03%提升到51.73%,极限电流密度和电化学接触阻抗的变化均印证了Ni具有优秀的动力学改善作用。
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