梁丽萍,曾志伟

( 1. 山西职业技术学院机械工程系,山西 太原 030004; 2. 太原理工大学材料科学与工程学院,山西 太原 030024 )

RE-Mg-Ni 基储氢合金作为MH/Ni 电池的负极材料,具有容量高、裂化少、循环寿命长和放电性能好等特性,在新能源汽车(电动车、混合动力车)的大型电池中应用较多[1],但也存在一些问题:合金体系中不同结构相的生成温度接近[2],而多相结构的存在,会使得循环过程中容量衰减快、循环稳定性差,且具体合金相对储氢合金电化学性能的影响规律还不清楚[3]。 稀土合金化是充分发挥RE-Mg-Ni 基储氢合金作为电池负极材料的应用优势,提高综合电化学性能及循环稳定性的有效手段[4]。 在RE-Mg-Ni 基储氢合金中,稀土元素半径会对合金相结构产生明显影响。 当稀土原子半径较大或较小时,分别倾向于形成2H 和3R 型相,即有明显的尺寸效应[5];但关于Pr、Nd 和Gd 等稀土元素对RE-Mg-Ni 基储氢合金组织结构和电化学性能影响的研究不多[6]。

本文作者在La-Mg-Ni 基三元合金的基础上,考察原子半径不同的La、Pr、Nd 和Gd 稀土元素替代,对储氢合金组织结构和电化学性能的影响。

1 实验

1.1 实验材料

采用真空感应熔炼和粉末烧结相结合的方法制备实验用La0.60X0.20Mg0.20Ni3.80(X=La、Pr、Nd 和Gd)储氢合金。 首先,以La(赣州产,＞99%)、Mg(赣州产,＞99%)、Ni(赣州产,＞99%)、Pr(赣州产,＞99%)、Nd(赣州产,＞99%)和Gd(赣州产,＞99%)为原料,用真空感应熔炼的方法[7],根据设计组分制备前驱物,包括LaMgNi4合金和La0.60X0.20Mg0.20Ni3.80;前驱物机械研磨加工成250 目以下的合金粉末,按n(LaMgNi4)∶n(La0.60X0.20Mg0.20Ni3.80)= 3 ∶2混合均匀,冷压成Φ=10 mm、高为8 mm 的圆柱体坯,用石墨片包裹后,置于刚玉管式炉中,进行真空烧结。……