郑坤, 罗永春,2, 邓安强, 杨洋, 张海民

A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnAl0.1储氢合金微观结构和电化学性能研究

郑坤1, 罗永春1,2, 邓安强1, 杨洋1, 张海民1

(兰州理工大学1. 材料学院; 2. 有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室, 兰州 730050)

采用真空电弧熔炼和均匀化退火制备La0.3Y0.7Ni3.4–xMnAl0.1(=0~0.5)储氢合金, 采用不同方法系统研究了Mn元素对合金微观结构、储氢和电化学性能的影响规律和作用。结果表明, 退火合金微观组织与Mn含量关系密切, 提高Mn含量有利于合金组织形成Ce2Ni7型相, 当≥0.3时, 合金形成Ce2Ni7型结构单相组织。随Mn含量增加, Ce2Ni7型主相晶胞参数、及晶胞体积均依次增大, 导致合金吸氢平台压从0.079 MPa降至0.017 MPa, 储氢量达到1.268wt%~1.367wt%。添加Mn元素能显著改善合金的电化学性能,=0.1的合金电极的放电容量最高(390.4 mAh·g–1);=0.15和0.5的合金电极的容量保持率100分别为86.1%和88.5%, 具有较好的循环稳定性。上述合金电极的高倍率放电性能HRD900为71.53%~87.73%。分析结果表明, 合金电极反应动力学过程由电极/溶液界面的电子转移与体相中的氢原子扩散共同控制。

La-Y-Ni系合金; Mn元素替代; 储氢; 电化学性能

近年来, 超点阵结构R-Mg-Ni系AB3–3.8型(A=稀土或碱土金属, B=过渡金属)储氢合金作为新一代镍氢电池候选负极材料, 因具有较高的电化学容量和良好的应用前景而得到广泛研究[1-3]。但Mg在加热时易挥发, 这不仅合金使高温熔炼时极易产生粉尘与爆炸, 也难以控制合金组成与性能的一致性, 因此, 探索综合性能良好的新型超点阵结构R-Ni系储氢合金电极材料对发展高性能镍氢电池具有重要意义。……