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随着环境污染的加剧,人类对环保能源的需求越来越迫切,电动汽车的普及对动力电池的需求迫在眉睫,由于镍氢电池是一种清洁能源,具有各种优异性能,因此,贮氢合金作为一种清洁能源具有广阔的发展前景。然而商业化的LaNi5镍氢电池的实际放电容量高达340 mAh·g-1左右,几乎接近理论放电容量,故寻找新型的贮氢合金负极材料这一重要任务给科研工作者们提出了更高的要求,在众多的镍氢电池负极材料中,4LaMgNi贮氢合金的理论容量为470 mAh·g-1,可以作为新一代镍氢电池的新型负极材料。 本文采用感应熔炼法制备稀土镁基AB2型La1-xSmxMgNi4(x=0.1-0.4)系贮氢合金。向真空中频感应熔炼炉内充入压强为0.04MPa的氦气做保护气体,抑稀土元素的挥发。另外,多加入5%的稀土以弥补电磁感应熔炼所造成的稀土元素的挥发和烧损,在此条件下炼制La1-xMxMgNi4(x=0.1-0.4)系贮氢合金。将炼制铸块La1-xSmxMgNi4(x=0.1-0.4)贮氢合金进行不同淬火速度的快淬处理,并对快淬样品进行SEM、EDS和XRD分析,分析贮氢合金的微观形貌和相结构,快淬合金的循环稳定性、放电容量、倍率放电等性能利用LAND电池测试仪进行测试;快淬贮氢合金的动力学性能利用美国产的PARSTAT2273电化学工作站进行测试。 通过XRD对不同成分的La1-xSmxMgNi4快淬合金的进行分析,结果表明不同成分不同淬火速度的快淬贮氢合金均由LaNi5和LaMgNi4两相组成。随着快淬速度的增加,合金中LaMgNi4相逐渐增加,LaNi5有减少的趋势。SEM扫描和EDS能谱分析表明,贮氢合金中的LaNi5和LaMgNi4两相呈薄片状或者层片状分布,结晶过程为包晶反应,LaNi5在晶粒内部,LaMgNi4包围在LaNi5相的四周。 利用LAND测试仪对合金的电化学容量研究结果显示,Sm替代La后所有的La1-xSmxMgNi4(x=0.1-0.4)快淬贮氢合金具有良好的活化性能,只需要1-2次充放电活化就能达到最大放容量,在Sm含量相同条件下,随着淬速的加快,快淬合金表现出先减小后增加的最大放电容量趋势,并且快淬合金的循环稳定性有所提高,但改观效果不是很明显,此外,合金的高倍率放电性能发生一定的变化;在淬速相同条件下,并且随着Sm含量的增加,La1-xSmxMgNi4(x=0.1-0.4)快淬合金倍率放电性能逐渐减弱,并且最大放电容量的逐渐降低,有效的提高了快淬合金的循环稳定性,说明Sm元素替代La和转速增大均能够显著改善合金的电化学性能。