稀土-镁-镍基贮氢合金的研究进展

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1、第34卷第4期燕山大学学报VO1．34NO．42010年7月JournalofYanshanUniversityJuly2010文章编号：1007—791X(2010)04—0283—06稀土一镁一镍基贮氢合金的研究进展韩树民，李媛(燕山大学环境与化学工程学院，河北秦皇岛066004)摘要：综述了近几年稀上一镁-镍基贮氢合金电极材料相结构与电化学性能等方面的研究进展。介绍了改善合金电化学性能的方法，包括合金组成的改进、热处理、表面处理、制备复合合金等方法。讨论了稀土一镁一镍基贮氢合金研究中的几个重要问题以及发展方向。关键词：贮氢合金；负极材料；稀土一镁一镍基；电化学性能

2、；多相结构中图分类号：TM912．2文献标识码：ADOI：1O．3969~．issn．1007—791X．201O．04．0010引言合金的组成和结构等方面进行了大量研究，使得这类合金的高倍率放电性能和充放电循环稳定性等金属氢化物一镍(MH—Ni)电池是继镉一镍电池都有了较大的提高[8-12]o这些研究成果不仅丰富了之后的新一代高能二次电池，由于它具有高比能贮氢合金的理论，而且为稀土．镁一镍基贮氢合金的量、大功率、无污染等优点而备受青睐，是当今二实用化奠定了基础，促进了高容量MH—Ni电池的次电池重要的发展方向之一⋯。由于贮氢合金负极产业化发展。材料是影响MH—Ni电池

3、性能的关键材料之一，目前对于MH—Ni电池材料的研究也多集中于此。l稀土一镁一镍基贮氢合金的结构特点MH—Ni电池的发展对负极用贮氢合金的放电化学计量比介于AB：到AB的AB型、A：B容量、大电流放电能力和使用寿命等都提出了更高型、AB型等稀土一镁一镍基贮氢合金均由Laves相的要求。然而，H前广泛使用的稀土基AB型贮氢结构单元和CaCu型结构单元沿c轴方向按照不同合金虽然具有良好的活化性能与使用寿命，但是由比例堆积构成，可以表示如下：于受到晶体结构(CaCu型)的限制，合金的本征AB，型结构可以表示为贮氢量较低(LaNi贮氢量～1．37％(质量分数))，而电化学容量目

4、前可达到300-330mAh／g，提高的AB5+2AB2=3AB3：潜力已十分有限。为了适应高容量型MH—Ni电池AB型结构可以表示为的需要，开发新型高容量的贮氢合金电极材料已成为当前MH—Ni电池研究领域的热点课题之一。近AB5+AB2=A2B7：年来，具有[AB]与[A：B]子单元沿c轴方向超AB型结构可以表示为堆积而成的特殊结构的稀土一镁一镍基贮氢合金被认为是传统AB型贮氢合金的理想替代材料[3-5]o研3AB5十2AB2=A5B19。究表明，稀土一镁一镍基贮氢合金的贮氢容量可以达到2％(质量分数)，而放电容量可以达到410Laves相合金结构是一种构成元素的原子

5、半径mAh／g以上，且合金电极在初期的30周充傲电循比(A／B)接近1．225的密排结构，根据价电子浓环过程中具有良好的循环稳定性，这引起了人们的度的不同Laves相合金可分为MgCu：型，MgZn广泛关注[6-71。近年来，国内外对稀土一镁一镍基贮氢型及MgNiz型3种晶体结构。MgCu：结构单元和收稿日期：2010—04—16基金项目：国家自然科学基金资助项目(50971112)；河北省自然科学基金资助项目(E2010001170)作者简介：韩树民(1962一)，男，黑龙江庆安人，教授，博士生导师，主要研究方向为新能源材料化学，Email：hanshm@ysu．ed

6、u．cn。燕山大学学报2010CaCu5结构单元可形成具有R-3m空间群的晶体结CeNi，型(H型)；A：B，型合金分为Gd：Co，型(R构(R型)；而MgZn：结构单元和CaCu结构单元型)和Ce2Ni型(H型)；AB。型合金分为CeCor上则可形成具有P6／mmc空间群的晶体结构(H型)，型(R型)和PrCo，。型(H型)，其他超晶格结构霉一能即每一种化学计量比的合金均有两种结构类型与合金依次类推，聃结构如示意图1所示(以AzB，型之相对应。AB，型合金分为PuNi。型(R型)和合金和AB型合金为例说明)”。2§{呻-{A{醺A彝s聃髂赣糍h捆辩嘲巍}Hexagon

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8、~c静0循PrnCo摊．-type违petype蟹叠：7辩2：7鞋5：19R5；19H图1稀土一镁一镍基超晶格合金的结构示意图Fig．1Schematicstructu~ofthesupperlatticerareearth—Mg—Ni-basedalloys稀土．镁一镍基超晶格合金的结构在很大程度上罄2稀土譬一镁一镍基贮氢合金的电化学性能受到组成元素的影响。Latroche等人”对RM，型合金(R为稀土元素，M为过渡金属元素)结构的稀土一镁一镍基贮氢合金的电化学性能与其具有变