Mg2Ni系储氢合金的制备及性能研究

镁系储氢合金由于其储氢量高、密度小、资源丰富与价格低廉等等一系列优 点，被认为是最具有开发前景的储氢材料之一。然而它也存在着一些缺点，如吸放氢条件比较苛刻，生成的氢化物过于稳定，吸氢动力学性能差，合金电极在碱液中的耐腐蚀性差，循环寿命低等。本文通过感应熔炼法、感应熔炼法+扩散退火制得Mg2Ni与Mg-Ni-Zr两个系列的4种镁系储氢合金试样；采用两步法制得Mg2Ni、Mg-Ni-Fe、Mg-Ni-Al、Mg-Ni-Cr、Mg-Ni-Ti与Mg-Ni-Al-Cr六个系列20种不同成分的储氢合金试样。并对所制得的合金试样进行了X射线结构分析、金相分析、SEM分析、化学成份分析、TEM分析、粒度分析与电化学性能分析（包括放电容量分析、循环稳定性分析与扩散系数测定），试验结果表明： （1）采用感应熔炼法可以在较低的温度下制得Mg2Ni与Mg2Ni0.9Zr0.1两种镁 系储氢合金。X射线结构分析结果表明，两种合金的主相均为Mg2Ni相。电化学 性能分析结果表明，Mg2Ni与Mg2Ni0.9Zr0.1的室温恒电流初次放电容量分别为 45.6mA·h·g-1与56.7mA·h·g-1；20次充放电循环后，二合金电极的放电容量衰减率分别为97%与87%。值得注意的是，扩散退火后，合金电极的电化学性能得以明显改善。 （2）采用两步法，通过调节取代元素的种类与合金成分可以制得Mg2Ni、 Mg-Ni-Fe、Mg-Ni-Al、Mg-Ni-Cr、Mg-Ni-Ti与Mg-Ni-Al-Cr六个系列20种合金试 样。X射线结构分析表明，两步法制得的所有合金的主相均为吸氢相Mg2Ni，在 Mg-Ni-Al与Mg-Ni-Al-Cr两个系列合金中出现了另一种吸氢相Mg3AlNi2。电化学 性能分析结果表明，在这六个系列合金中，Mg-Ni-Al-Cr系列合金电极的电化学性能最佳，其室温恒电流初次放电容量平均达到110mA·h·g-1左右，20次充放电循环后，放电容量衰减至50%左右。另外，本文还着重讨论了制备工艺、取代元素、吸氢相Mg3AlNi2、扩散系数与Mg-Ni-Al、Mg-Ni-Fe、Mg-Ni-Ti三系列合金的SEM照片中所出现的“白亮颗粒”对合金电极电化学性能的影响。