新型vtinizr基双相贮氢电极合金研究

《新型vtinizr基双相贮氢电极合金研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文摘要本文在对国内外V-Ti-Ni基双相贮氢电极合金的研究进展进行全面综述的基础上，首先采用XRD、SEM、EDS以及电化学性能测试方法j比较系统地研究了V2．iTiNi04Zr,(x-吣-0．08)合金的相结构与电化学性能；然后利用XRD全谱拟合、SEM／EDS面分布、XPS及AES等分析测试方法，分析研究了此类合金的充放电循环容量衰退机制；在此基础上，通过分别添加Co、Cr、Cu、Ta、hIb元素对VzlTiNio．4Zro．06进行多元合金化改性，对比研究了上述合金元素对合金相结构及电化学性能的影响规律，力求进一步提高此类合金的综合电化学性能。通过对V11T

2、iNi04zbOFO～O．08)合金相结构及电化学性能的研究表明：所有合金均由体心立方结构的V基固溶体主相和第二相组成，第二相沿主相晶界形成三维网状分布；其中，当Zr含量x≤0．02时合金的第二相为体心立方结构的TiNi基相，当zr含量x>0．02时，第二相为六方结构的C14型Laves相，且主相和第二相的晶胞体积均随着X的增加而增大。与V2．1TiNin4相比，添加Zr元素可提高合金的活化性能和合金最大放电容量(除x=0．02时容量稍有下降外)，明显改善合金的高倍率放电性能，但是会降低循环稳定性。在所研究的合金中，V2ITiNio．4Zr006合金的综合电化学性能相对较佳，经过2

3、次充放电循环活化达到最大放电容量468．5mAh／g，在300mA／g放电条件下的高倍率放电性能为70．13％，但经过30次充放电循环后的容量保持率S30仅为22．34％，有待于进一步研究改善。在上述研究基础上，选择V2lTiNIo．4Zr006合金为研究对象，系统研究了此类合金电极的循环容量衰退机制。通过对不同充放电循环次数后合金电极的电化学性能和微结构研究表明：在最初的5次充放电循环中，合金表面形成了V205,Ti02和Ni(OH)2氧化产物，但表面的v以溶出为主而砸主要被氧化；第二相中v元素的腐蚀溶出导致该相逐渐破坏。随后的充放电循环过程中，次表层的V溶出明显，且面在碱液中发

4、生溶出，同时有少量NiO生成，致使合金表面生成厚度约2pm的氧化层；该氧化层减缓了内层V和n元素的溶出，使电极表面的电化学反应阻抗增加，因此合金的容量衰减速度减慢。经过30次充放电循环后，合金中的C14型Laves第二相已逐渐消失，并有四方结构和单斜结构的V2H基相、立方结构的VH2基相以及Ti02新相生成。分析认为，充放电循环时合金元素(主要是v与啊)的腐蚀溶出引起双相结构浙江大擘硕士学位论文稳定性变差，尤其是C14型Laves催化相的逐渐消失，加上氧化层不断增厚，是导致合金循环放电容量衰减的主要原因。为提高V2．ITiNh4Zro．06合金的循环稳定性，分别添加Co，Cr,Cu

5、,Ta,Nb五种元素对v21弱Ni04zro．06进行合金化改性。研究表明，所有V2．1啊Nio．4zr006Mom(M=Co,Cr,Cu)合金均由v基固溶体相和C14型Laves相组成，第二相沿主相晶界形成三维网状分布；且大部分Cr分布在主相中，而co和Cu主要分布在第二相中。添加Co，Or,和Cu会减小合金主相和第二相的晶胞体积，降低V2ITiNi04Zro∞合金的活化性能和最大放电容量，但能有效抑制V与Ti元素的腐蚀溶出，提高合金电极的循环稳定性．同时，Cr还能改善合金的高倍率放电性能，但Co与Cu会使高倍率放电能力降低。相比之下，V2．1TiNi04Zro．06Cro．15

6、2合金具有相对较佳的综合电化学性能：第4次循环达到最大放电容量397．13mAh／g，30次充放电循环容量保持率为77．96％，在400mA／g电流放电条件下的高倍率放电性能为62．80％。对V2．11悄i04Zr006Mo．os7(M=Ta、Nb)合金研究发现，所有合金的主相都是V基固溶体，第二相是C14型Laves相，第二相沿主相晶界形成三维网状分布，且Ta和Nb主要分布在主相中。添加Ta和Nb使合金的最大放电容量降低，但由于抑制了v、Ti元素的腐蚀溶出，使得合金的循环稳定性和高倍率放电性能得到改善。比较而言，V2ITiNh4Zr006Ta0037合金具有相对较好的综合电化学性

7、能：合金在第2次循环达到最大放电容量411．74mAh／g，具有较高的循环稳定性($30=54．83％)，在400mA／g电流放电条件下的高倍率放电能力为52．36％。关键词：贮氢电极合金；微观结构；电化学性能；双相：多元合金化．Ⅱ浙江大学项士学位论文Inthethesis，previousresearchanddevelopmentofV-Ti-Nibasedhydrogenstorageelectrodealloyswithdual-phaseshavebeenr