釩基合金-稀土A-,2-B-,7-型合金復(fù)合電極材料的儲(chǔ)氫和電化學(xué)性能研究.pdf

1、在鎳氫二次電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金的研究和開發(fā)中，由于釩基合金具有高的儲(chǔ)氫量以及吸放氫溫度適中和抗粉化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而用其作為高能鎳氫電池的后選負(fù)極材料備受人們的關(guān)注，但由于現(xiàn)有釩基固溶體合金在電化學(xué)儲(chǔ)放氫反應(yīng)時(shí)，由于釩在電解液中的氧化和溶解一直難于克服，所以循環(huán)壽命欠佳，從而阻礙了其在Ni/MH電池中的實(shí)際應(yīng)用。為了進(jìn)一步改善釩基儲(chǔ)氫合金的電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和電極循環(huán)壽命，本文以釩基合金Ti0.28Cr0.277V0.42Fe0.083為基

2、體，通過(guò)添加30％(wt)稀土系A(chǔ)2B7型合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1為電催化活性材料，采用機(jī)械球磨改性制備了儲(chǔ)氫合金復(fù)合電極材料，系統(tǒng)研究了球磨時(shí)間對(duì)其儲(chǔ)氫特性和電化學(xué)性能，得出以下研究結(jié)論：
　　 釩基儲(chǔ)氫合金Ti0.28Cr0.217V0.42Fe0.083氣態(tài)儲(chǔ)氫量可達(dá)到3.1％(wt)，因而應(yīng)具有比較高的理論電化學(xué)容量(946mAh/g)，但其電催化活性很差，所測(cè)得的I0值僅為1

3、0.5mA/g，在常溫條件下幾乎沒(méi)有電化學(xué)吸放氫容量。而鑭-鎂-鎳系合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1電催化活性比較好，其交換電流I0可達(dá)到260.2mA/g，常溫下的最大放電容量達(dá)到390mAh/g，經(jīng)100個(gè)循環(huán)后的放電容量保持率為94％，這說(shuō)明用鑭-鎂-鎳系合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1作為釩基合金的表面改性材料是可行的。
　　 X射線衍射(XRD)和

4、電子顯微鏡(SEM，TEM)分析結(jié)果表明，隨球磨時(shí)間增加(t=0-10h)，復(fù)合材料顆粒逐漸細(xì)化，A2B7型合金顆粒分散并包覆在釩基合金表面上；當(dāng)球磨時(shí)間t=5h后，復(fù)合材料形成明顯的復(fù)合納米晶組織并伴有部分非晶化傾向，同時(shí)釩基合金B(yǎng)CC相結(jié)構(gòu)的晶胞參數(shù)a和晶胞體積v均明顯減小。合金儲(chǔ)氫特性及電化學(xué)性能分析測(cè)試結(jié)果表明，球磨后鑄態(tài)純釩基合金的吸氫量有所減小，而球磨復(fù)合材料的儲(chǔ)氫量隨球磨時(shí)間增加呈先增大后減小的規(guī)律，其最大儲(chǔ)氫量為2.5％