快淬Zr09Ti01(Ni,Co,Mn,V)21贮氢合金的结构与性能.pdf

第1 卷 第4 期 过 程 工 程 学 报 Vol.1 No.4 2001 年 10 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 2001 快淬Zr Ti (Ni,Co,Mn,V) 贮氢合金的结构与性能 0.9 0.1 2.1 1,2 1 2 2 2 1,2 3 文明芬 ，翟玉春 ， 陈 廉 ， 佟 敏 ， 陈德敏 ， 郑 华 ， 马荣俊 (1. 东北大学材料与冶金学院，辽宁 沈阳 1 10004；2. 中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳110015; 3. 长沙矿冶研究院，湖南 长沙410084 ） 摘 要：对比了熔体快淬合金和常规熔铸合金 Zr0.9Ti0. 1(Ni,Co,Mn,V)2. 1 的微结构和电化学性能. XRD 分析表明： 熔体快淬合金在退火前后的晶体结构与铸态合金一样，都为面心立方结构，由 Laves C 15 主相组成；随快淬速度的增加，快淬合金中的非晶成份增多. 电化学测试表明：快淬合 金有较好的活化性能，经6∼8 次循环即可完全活化，但其最大放电容量较低，小于270 mA⋅h/g ； 而退火后的快淬合金需经30 次循环才能完全活化，其最大放电容量皆为340 mA⋅h/g 左右，高于 铸态合金和退火前的快淬合金；在电流密度为300 mA/g 下充放电循环，发现退火后的快淬合金循 环稳定性明显高于铸态合金电极，并且随快淬速度增加，循环稳定性越好. 关键词：Zr0.9Ti0. 1(Ni,Co,Mn,V)2. 1 合金; XRD 衍射; 熔体快淬; 循环稳定性 中图分类号：TG139 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2001)04−0408−04 １前 言 镍氢二次电池(NiMH)具有比能量高、循环寿命长以及不污染环境等特点, 是最有希望应用于 绿色环保车的动力电池之一，而NiMH 电池的关键在于负极中的活性物质 贮氢合金. 为了进一 步提高贮氢合金的综合性能，研究者们从不同角度进行了研究，如利用表面改性[1−5] 、元素替代[6] 等方法不同程度地提高了贮氢合金电极的性能. 用特种工艺(快淬[7, 8])制备的 AB2 型贮氢合金，由 于不同于常规熔铸合金的显微特性，具有有效地改善合金的充放电循环稳定性等主要性能，显示 出特种工艺在贮氢合金领域中良好的应用开发前景. 本文利用快淬方法以不同快淬速度制备了 Zr0.9Ti0. 1(Ni,Co,Mn,V)2. 1 型贮氢合金，对比研究了快淬态和常规铸态合金电极的放电容量、活化性 能以及退火后不同快淬速率合金电极的循环寿命性能，分析探讨了微结构与电化学行为之间的相 互关系，以期找到一种综合性能好的贮氢负极材料. 2 实验方法 2.1 合金制备 实验用 Zr0.9Ti0. 1(Ni,Co,Mn,V)2. 1 合金按化学计量比配制，母合金由各种纯金属 (纯度≥99.8%) 在25 kg 真空中频感应炉熔炼，在氩气保护下浇注成10 kg 铸锭，称为常规铸态合金，将其一部分 机械破碎，研磨成约50 µm (150 目)合金粉末(简称为ZAB2) ；另一部分用国产熔体快淬装置进行 熔体快淬处理，通过控制水冷钼辊轮表面的线速度，分别以25 和 40 m/s 两种速率制得快淬态合 金薄片，一部分研磨成50 µm 的合金粉末(分别简称为qAB −25, qAB −40) ，另一部分经1173 K 2 2 退火处理1 h，再研磨成50 µm 的粉末(分别简称为qHTAB −25, qHTAB −40).