烧结法和熔炼法Ti3Ni2储氢合金的电化学性能.pdfVIP

第4l卷 第3期 稀有金属材料与工程 V01．41，No．3 2012证 3月 RAREMETALMATERIAI，SANDENGINEERING March2012 烧结法和熔炼法Ti3Ni2储氢合金的电化学性能 曹歆昕，马立群，杨猛，赵相玉，丁 毅 (南京工业大学，江苏南京210009) 摘要：对比研究了烧结法和熔炼法制备的Ti，Ni2合金的储氢性能。结果显示，烧结合金具有多孔特性，有利于提高 合金的电化学储氢性能。烧结合金的最大放电容量cm。为305mAh／g，其值远高于熔炼合金的Cm。(242mAh／g)。另 外，烧结合金在电化学动力学方面也优于熔炼合金，这主要是由于采用烧结法可以改善氢在Ti3Ni：合金中的扩散，从 而使氢的扩散系数(D)从7．16×10docm2／s(熔炼合金)提高到3．2x10母cm2／s(烧结合金)。 关键词：储氢合金；Ti3Ni2合金；制各方法；电化学性能 中图法分类号：TGl39+．7 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2012)03-0490-04 Ti—Ni合金具有优异的化学性能和物理性能，是重 将粉末混匀，以20MPa压力将粉末冷压成圆柱状。 要的形状记忆合金【1‘3】和储氢合金[4-151。作为镍氢二次 143 电池负极材料用的Ti．Ni系储氢合金的研究始于20世将其在氩气保护条件下进行烧结，并在l K下保温 5 纪70年代初【16】。从Ti-Ni系相图上看，Ti．Ni系有3h，随炉冷却得到合金。熔炼法制备相同成分的合金， 同样，Ti与Ni的原子比为3：2，原料采用海绵钛 种化合物，即Ti2Ni、TiNi和TiNi3。TiNi3常温下不吸 氢。TiNi在常温下可以进行可逆的吸放氢，有较长的 循环寿命，但其最大放电量仅有150 次以保证成分均匀。 mAh／g(放电电 流密度30 采用美国热电公司的ARLX’TRA型Cu靶X mA／g)05]。Ti2Ni容量较高但含有不可逆相 射线衍射仪(XRD)分析合金粉末试样的相组成，用 Ti2NiHo．5【61，且其容量衰减严重【51。徐艳辉等人【11】用熔 炼法制备一种新型储氢合金Ti3Ni2，此合金由TiNi及 Ti2Ni两主相复合而成。该复合合金的循环稳定性相对合金粉末的形貌与微结构。 Ti2Ni合金有较大提高，在较低放电电流密度下(25合金粉末(74¨m)与镍粉按质量比为l：3混合 均匀，在14MPa的压力下冷压成直径为18岫的圆 mA／g)其常温下的放电容量较TiNi有所提高，达到 180 K时电极放电容量则达到 片状，并将其放入两片泡沫镍之间用4MPa压力制成 mAh／g左右，在353 384．2 研究电极。电化学测试采用三电极系统， mAh／g，然而循环寿命极短。Yang[14】等人采用烧 结法制备了Ti．Ni合金，尽管合金中含有不能吸氢的 TiNi，和Ni相，但常温下合金最大放电容量仍达到电解质为6 205 mA／g)。由此看来，用 mAh／g(放电电流密度60 烧结法制备合金可能是一种有效提高电极放电容量的 2h浸泡后，以60 h，静置10rain，再