退火處理對(duì)新型無(wú)鎂Y0.7La0.3Ni3.25Al0.1Mn0.15儲(chǔ)氫合金結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響

鄧安強(qiáng), 羅永春, 夏元華, 彭思慧, 馬偉旗,趙旭東, 楊 洋, 侯曉東

(1. 蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 蘭州 730050;2. 蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院, 蘭州 730050; 3. 寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院, 銀川 750021;4. 中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所, 綿陽(yáng) 621999)

作為鎳氫二次電池負(fù)極材料, La-Mg-Ni系超點(diǎn)陣合金由于具有易活化、 放電容量高、 動(dòng)力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)而成為近20年來(lái)的研究熱點(diǎn)[1,2]. Mg比La原子半徑小, 且只進(jìn)入Laves結(jié)構(gòu)單元稀土元素位置, Mg的擇優(yōu)占位使AB2/AB5結(jié)構(gòu)單元體積失配減少, 從而使氫原子均勻進(jìn)入兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元, 有效抑制了合金吸放氫過(guò)程中的氫致非晶化現(xiàn)象, 改善了該系列合金的綜合儲(chǔ)氫和電化學(xué)性能[3～5]. 但是Mg具有易揮發(fā)、 易腐蝕、 存在安全隱患等缺點(diǎn), 因此限制了該系列合金作為電極材料的實(shí)際應(yīng)用.

2001年, Baddour-Hadjean等[6]研究發(fā)現(xiàn), LaY2Ni9合金經(jīng)750 ℃真空退火后, 由LaNi5和 YNi22個(gè)結(jié)構(gòu)單元在c軸堆垛形成PuNi3結(jié)構(gòu), 且Y不是隨機(jī)占位而是具有明顯的擇優(yōu)占位, 這是國(guó)際上最早提出La-Y-Ni三元超點(diǎn)陣合金體系. 由于合金的吸放氫平臺(tái)滯后較大且發(fā)生了部分氫致非晶化現(xiàn)象, 該合金的電化學(xué)放電容量只有氣態(tài)儲(chǔ)氫量的75%左右. 研究結(jié)果表明, C15 laves結(jié)構(gòu)AB2合金吸放氫的氫致非晶化現(xiàn)象與A端吸氫元素和B端過(guò)渡金屬元素原子半徑之比RA/RB有關(guān), 減小RA/RB可以抑制合金的氫致非晶化現(xiàn)象[7]. Latroche等[8]研究了Y2Ni7合金的吸放氫性能, 發(fā)現(xiàn)在常溫, 0.1 MPa下合金吸放氫80次儲(chǔ)氫量不衰減, 且并沒(méi)有發(fā)生氫致非晶化. 這說(shuō)……