單相超堆垛Pr–Mg–Ni合金的可控制備與電化學性能的研究.pdf

1、本文采用粉末燒結(jié)的方法，通過調(diào)整前驅(qū)物PrMgNi4/PrNi5(x)的摩爾比以及燒結(jié)條件，制備了AB3、A2B7和A5B19型單相超堆垛Pr–Mg–Ni基貯氫合金，并研究了單相合金的生成機制，為實現(xiàn)具有特定相結(jié)構(gòu)合金的可控制備提供了理論基礎(chǔ)。另外，結(jié)合在充/放電過程中合金電極表面活性組分的氧化以及合金顆粒的粉化情況，本文深入揭示了合金電極的容量衰減機制，探討了合金相結(jié)構(gòu)與電化學性能之間的關(guān)系、Mg含量對AB3型Pr–Mg–Ni合金相結(jié)

2、構(gòu)的影響以及AB3型相結(jié)構(gòu)RE–Mg–Ni貯氫合金的氣固儲氫和電化學性能之間的差異。
　　根據(jù)Pr–Ni二元相圖和包晶反應(yīng)原理，我們相繼成功制備出AB3型Pr2MgNi9、A2B7型Pr3MgNi14和A5B19型Pr4MgNi19單相合金。對單相合金生成機制的研究表明，各相的包晶生成溫度分別為900℃、925℃和950℃。對合金電極電化學性能的研究發(fā)現(xiàn)，合金電極的最大放電容量是由元素的電負性、超堆垛結(jié)構(gòu)中[A2B4]亞單元所占比

3、例以及[A2B4]和[AB5]亞單元中儲氫位點的數(shù)目決定的，其大小隨著[AB5]/[A2B4]亞單元比例的增加而減少，而高倍率性能(HRD)和循環(huán)穩(wěn)定性能則表現(xiàn)出相反的趨勢。對合金電極循環(huán)穩(wěn)定性的研究發(fā)現(xiàn)，充/放電循環(huán)后，[A2B4]和[AB5]亞單元體積膨脹是不一致的([A2B4]亞單元的體積膨脹率要大于[AB5]亞單元)，這種現(xiàn)象致使合金內(nèi)部應(yīng)力增加，進而加速了合金顆粒的粉化。對動力學性能的研究發(fā)現(xiàn)，I0的變化趨勢基本與HRD一致，

4、這說明了交換電流密度I0是影響動力學性能主要因素。
　　合金中的Mg含量對合金相結(jié)構(gòu)有著很大的影響，并且其相結(jié)構(gòu)隨著合金中Mg含量的增加而逐漸朝著[A2B4]亞單元數(shù)目多的超堆垛結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。通過調(diào)節(jié)Pr3-xMgxNi9(x=0.45–1.2)合金中的Mg含量，制備了PuNi3型單相Pr2MgNi9合金，并對PuNi3型單相RE–Mg–Ni(RE=La, Pr, Nd)合金的氣固儲氫和電化學性能進行了對比研究。對電化學性能的研究發(fā)現(xiàn)