贮氢合金表面处理改善Ni/MH电池1C充放电性能

研究了贮氨合金两种表面化学处理方法对MH电极活化性能及Ni／MH电池IC充放电性能的影响：第一种处理方法是贮氢合金在6th。l·L－’KOH溶液中80T处理sh，第二种处理方法是在含有0．04mol·L－‘KBH4的6mol·L’‘KOH溶液中80t处理sh．通过MH电极的放电容量、充放电过程中电极极化和电化学阻抗谱测试评价了上述化学处理对电极活化性能的影响．电子探针表面分析表明化学处理后贮氢合金表面由于铝元素的优先溶解形成一层具有较高电催化活性的富镍表面层，它是改善电极活化性能的主要原因·以处理的贮氨合金为负极材料的Ni／MH电池具有较高IC充放电循环寿命和1．ZV以上放电容量．     

测试技术在稀土贮氢合金研究中的应用

本文较为详细地介绍了研究稀土贮氢合金性能过程中几种常用的测试技术.在贮氢合金组织结构方面,应用XRD、SEM和金相测试技术,研究贮氢合金的相结构,通过有关公式计算合金晶粒尺寸,以及反映热处理工艺前后相结构、晶粒形貌、晶界的变化情况.在贮氢合金吸放氢机理方面,通过将贮氢合金粉制作成微电极,采用恒电位阶跃、交流阻抗、循环伏安电化学测试技术,研究稀土贮氢合金电极反应的动力学性能,计算合金电极的交换电流密度、氢扩散系数及固/液界面电荷传递电阻等参数;采用PCT测试仪,研究贮氢合金的储氢量、平衡氢压等性能.在贮氢合金电化学性能方面,通过采用模拟电池测试技术,研究贮氢合金的活化、放电容量、放电平台、循环等性能.     

贮氢电极的电化学研究（Ⅱ）—贮氢电极的交流阻抗研究

用交流阻抗的方法对贮氢电极进行了研究。实验表明，贮氢电极的交流阻抗图由两个半圆组成，高频区半圆对应于电化学反应，低频区半圆对应于氢原子在贮氢合金表面的吸附过程。低频区的半圆受电极活化次数和放电深度的影响。活化次数越多、放电时间越长、低频区半圆越小。提出了贮氢电极的等效电路图，对这些实验结果作出了解释。     

测试技术在稀土贮氢合金研究中的应用

本文较为详细地介绍了研究稀土贮氢合金性能过程中几种常用的测试技术。在贮氢合金组织结构方面，应用XRD、SEM和金相测试技术，研究贮氢合金的相结构，通过有关公式计算合金晶粒尺寸，以及反映热处理工艺前后相结构、晶粒形貌、晶界的变化情况。在贮氢合金吸放氢机理方面，通过将贮氢合金粉制作成微电极，采用恒电位阶跃、交流阻抗、循环伏安电化学测试技术，研究稀土贮氢合金电极反应的动力学性能，计算合金电极的交换电流密度、氢扩散系数及固／液界面电荷传递电阻等参数；采用PCT测试仪，研究贮氢合金的储氢量、平衡氢压等性能。在贮氢合金电化学性能方面，通过采用模拟电池测试技术，研究贮氢合金的活化、放电容量、放电平台、循环等性能。     

Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=O.04～0.1)贮氢合金电极腐蚀行为研究

研究了Pd部分替代Mg对Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金腐蚀性能的影响.利用机械合金化方法制备了Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金.XRD和TEM分析表明经120 h球磨后该合金完全非晶化.循环充放电测试结果表明,Pd的替代有效地延长了Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的循环寿命.采用开路电位测量,阳极极化,电化学阻抗和X射线光电子能谱研究了该合金的腐蚀行为.结果表明,随着Pd含量增加,合金腐蚀电位正移,初始腐蚀电流下降,腐蚀电流增加的速度变缓.采用本文提出的等效电路模型较好地拟合了合金的电化学阻抗谱.分析表明,随着Pd含量的增加,合金表面钝化膜厚度和电阻逐渐增大.X射线光电子能谱分析表明,Pd的加入减弱了合金在充放电过程中的氧化程度.当Pd含量达到0.1时,Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的耐腐蚀性能最好,其放电容量保持率最高.     

Mg0.9－xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金电极腐蚀行为研究

研究了Pd部分替代Mg对Mg0.9－xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金腐蚀性能的影响. 利用机械合金化方法制备了Mg0.9－xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金. XRD和TEM分析表明经120 h球磨后该合金完全非晶化. 循环充放电测试结果表明, Pd的替代有效地延长了Mg0.9－xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的循环寿命. 采用开路电位测量, 阳极极化, 电化学阻抗和X射线光电子能谱研究了该合金的腐蚀行为. 结果表明, 随着Pd含量增加, 合金腐蚀电位正移, 初始腐蚀电流下降, 腐蚀电流增加的速度变缓. 采用本文提出的等效电路模型较好地拟合了合金的电化学阻抗谱. 分析表明, 随着Pd含量的增加, 合金表面钝化膜厚度和电阻逐渐增大. X射线光电子能谱分析表明, Pd的加入减弱了合金在充放电过程中的氧化程度. 当Pd含量达到0.1时, Mg0.9－xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的耐腐蚀性能最好, 其放电容量保持率最高.     

Mg_(0.9-x)Ti_(0.1)Pd_xNi(x=0.04～0.1)贮氢合金电极腐蚀行为研究

研究了Pd部分替代Mg对Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金腐蚀性能的影响.利用机械合金化方法制备了Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金.XRD和TEM分析表明经120h球磨后该合金完全非晶化.循环充放电测试结果表明,Pd的替代有效地延长了Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的循环寿命.采用开路电位测量,阳极极化,电化学阻抗和X射线光电子能谱研究了该合金的腐蚀行为.结果表明,随着Pd含量增加,合金腐蚀电位正移,初始腐蚀电流下降,腐蚀电流增加的速度变缓.采用本文提出的等效电路模型较好地拟合了合金的电化学阻抗谱.分析表明,随着Pd含量的增加,合金表面钝化膜厚度和电阻逐渐增大.X射线光电子能谱分析表明,Pd的加入减弱了合金在充放电过程中的氧化程度.当Pd含量达到0.1时,Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的耐腐蚀性能最好,其放电容量保持率最高.     

低钴AB5型稀土系贮氢电极合金的研究

为了进一步降低AB5型混合稀土系贮氢合金的成本,采用Cr,Si,Cu替代Co和调节化学计量比的方法制备低钴AB5型贮氢合金。结果表明:3种取代元素在寿命方面的效果依次为Si>Cr>Cu,在放电容量和活化性能方面依次是Cu>Cr>Si。Cr,Cu,Si只有少量的替代才可能发挥其有利影响;通过非化学计量比的调节,低钴混合稀土系贮氢电极合金的放电容量、活化性能及倍率放电能力都能较好地达到实用要求,但是循环寿命有待提高。     

AB5型非化学计量贮氢合金电极过程动力学研究

为了探明取代元素对非化学计量AB5型贮氢合金氢化物电极充放电性能的影响因素,对LaNi5.15,La(NiSn)5.14,La(NiSnCo)5.12,La(NiSnMn)5.12和La(NiSnCoMnAl)5.10开展了电极过程动力学的研究。采用线性极化的方法,控制电极过电势小于5mV,测量出不同荷电容量下电化学反应的交换电流密度。电极在满充电状态下i0并非最大,当电极部分放电后该值达到最大。对Co,Mn或Al部分取代形成的非化学计量多元贮氢合金的交换电流密度研究表明,Co有利于提高i0,而Mn和Al不利于提高i0。当氢化物电极中贮氢容量较小时,电极反应的交换电流密度与电极中贮氢容量存在对数值的线性关系。对于具有几乎一致的电极反应电子传递系数β的La(NiSn)5.14,La(NiSnCo)5.12,La(NiSnMn)5.12,La(NiSnCoMnAl)5.10氢化物电极,造成交换电流密度差异来源于热力学吸附平衡常数K0与反应活化能W0。含Al贮氢合金K0较低,这是影响交换电流密度的主要因素。对K0值接近的3种贮氢合金La(NiSn)5.14,La(NiSnCo)5.12,La(NiSnMn)5.12,活化能W0是造成交换电流密度不同的主要原因。     

贮氢电极电化学阻抗谱及其数学模型

从分析贮氢电极的放电过程着手，建立了具有明显物理意义贮氢电极电化学阻抗谱的数学模型，以该数学模型为基础，讨论了与电极材料性质和电极荷电状态相联系的一些参数。     

MgNi2添加对AB5型储氢合金电化学性能的影响

制得了含Mg的AB5型稀土合金, 研究了合金添加Mg后合金电化学性能的变化. 采用ICP, XRD对合金组成和结构进行分析, 并通过EIS、CV、SEM和阳极极化曲线研究了电化学反应机理.     

贮氢合金电极的活化方法和作用机理研究

比较研究了采用电化学方法、ＫＢＨ４还原，ＫＯＨ刻蚀及ＫＯＨ＋ＫＢＨ４联合作用对Ｍｍ（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５型贮氢电极的活化作用，发现采用浓热ＫＯＨ处理的电极可以实现快速充分的活化，且具有放电电压低、稳定容量高及操作简便的特点．对活化过程的作用机理研究表明，ＫＯＨ活化主要是通过溶解反应使稀土和镍元素富集生成有利于吸氢反应的表面组成．ＫＢＨ４及电化学活化方法则是利用反应产生的活性氢裂解合金颗粒，生成高活性的新鲜表面和晶体缺陷     

Single step synthesis of high-purity CoO nanocrystals

Both octahedral and slice-shaped cubic cobalt monoxide (CoO) nanocrystals with narrow size distributions have been successfully synthesized by a simple solvothermal route. It was found that conditions of the solvothermal treatment showed obvious effects on the formation and purity of the as-synthesized CoO nanocrystals, only when cobalt acetate was used as the cobalt source and when temperature reached 190 degrees C could CoO be produced; also, freeze-drying was necessary for obtaining pure CoO. Size of the CoO nanocrystals varied from 30 to 130 nm. Morphology of the products could be controlled by simply changing the type of surfactant in solvent, and the octahedral CoO nanocrystals showed rounded turns. Purity of the products was detected by intensive X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) investigation and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) combined with differential scanning calorimetry/thermal gravity (DSC/TG). The results indicated an absence of unexpected trivalence cobalt series on surface of the samples, thanks to the protection of the surface by trace amount of carbonate ions, adsorbed hydroxylation, and surfactant with a maximum thickness of 2 nm, which were proved by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The as-synthesized CoO nanoparticles were added into positive electrode of Ni/MH batteries, and discharge/charge cycling tests were performed under different rates from 0.1C to 5.0C. The results indicated that the specific capacities of batteries with addition of 5% octahedral or slice CoO nanocrystals at 0.1C were 393.3 and 318.1 mAh/g, respectively, which were higher than that without CoO (269.2mAh/g). Specific capacity of battery with addition of 5% octahedral CoO nanocrystals was 40% higher than that without CoO at 5.0C. Octahedral CoO nanocrystals show better electrochemical activity than slice CoO and indicate interesting potential in the field of electrochemical application.     

全钒液流电池性能及其电极材料的研究

应用循环伏安法研究石墨板、柔性石墨和PAN基碳布经双氧水处理又经热处理后在钒盐硫酸溶液中的电化学性能,并以处理过的上述电极组装成流动型钒电池.结果表明,电极经处理,其表面反应可逆性增强,峰电流增大,电化学性能明显得到提高.用处理过的石墨电极组装的钒电池其充电电流可达20 mA/cm2以上,放电电流达15 mA/cm2.扫描电镜显示,石墨电极经处理后表层结构发生改变,比表面积增大.     

Studies on Synthesis and Electrochemical Performance of Li1+δNi1-xCoxO2-yFy Cathode Materials for Lithium-ion Rechargeable Batteries

It is a technological problem of LiNiO2 cathode material for lithium-ion secondary batteries because of the difficult preparation and hard purification, instable performance, remarkable capacity fading at initial discharge, worse thermal stability and safety of Ni-series cathode materials,and it is also the key factor of hindering LiNiO2 cathode material from practical applications.Recently, by doping some metal cations such as Co, Mn, Mg, Al, Cr and so on[1-5] into LiNiO2, the preparation difficulty and the purification hardness can be obviously improved, and the initial irreversible discharge capacity can be reduced, and the ratio of the initial discharge to charge capacity can be enhanced. But the cyclic stability, thermal stability and safety of LiNiO2 are not enough to satisfy the demand of commercial use.At present, the synthesis of LiNiO2 cathode material must be sintered under oxygen atmosphere in most cases, and the improved effect of fluoride doping on the electrochemical properties of LiNiO2 has seldom been reported in the literatures.In this paper, the cobalt cation and fluorine anion co-doping cathode materials Li1+δNi1-xCoxO2-yFy( 0≤δ≤0.2, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.1 ) were synthesized by solid state reaction method at 650℃ ～750℃ under air atmosphere, and characterized by XRD、 SEM、 TEM、 BET、 laser particle-size distribution measurement and electrochemical performance testing, the effect of different nickel sources on the properties of as-synthesized cathode materials was investigated. The results demonstrated that the cobalt and fluorine ions co-doping cathode materials Li1+δNi1-xCoxO2-yFy have complete layered structure, uniform surface morphology and better particle-size distribution as well as excellent electrochemical performances. At 20～25℃, 0.15～0.25mA charge and discharge current,4.25～2.70V cut-off voltage, 0.2～0.5C charge and discharge rate and 0.2～0.5 mA/cm2 current density,LiNi0.8Co0.2O1.95F0.05 cathode material has higher initial charge and discharge capacity and better cyclic properties which can be mainly attributed to the doping of the higher electronegativity fluorine which improves the structural stability and the synergistic reaction of cobalt and fluorine ions co-doping on the cathode materials. Under the above conditions, the initial charge and discharge capacity of LiNi0.8Co0.2O1.95F0.05 is 165.70mAh/g and 146.10mAh/g, respectively. After 50 cycles, it has more than 140mAh/g of discharge capacity and displays preliminary application possibility in the future.     

Al含量对MLNi4—xMnAlx贮氢电极性能的影响

在稀土镍合金贮氢电极(MH)的研究中,曾报道电解液浓度对MLNia_(3.5)MnCo_(0.4)Al_(0.1)(ML代表富镧混合稀土)电极放电性能的影响。本文报道Al含量对MLNi_(4-x)MnAl_x电极性能的影响,并用循环伏安法对电极反应机理进行了探讨。实验方法同前报。 结果与讨论 MLNi_(4-x)MnAl_x电极性能测试 用100mA/S恒电流将MLNi_(4-x)MnAl_x电极充电至300mAh/g,停充10分钟,再用100mA/g恒电流放电至—0.60V(vs Hg/HgO),得如图1的放电曲线。可见随     

活性炭/钴氧化物干凝胶电化学电容器性能

以高性能活性炭作为负极材料, 将颗粒平均粒径为40~60 nm的纳米钴氧化物干凝胶作为正极材料组成电化学电容器, 研究了电容器在7 mol/L的KOH水溶液中的电化学性能, 其充放电电压可以达到1.4~1.6 V, 以材料本身重量计算的比能量和比功率分别达到15.4 W·h/kg和23.5 kW/kg.     

镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能

采用化学共沉淀法成功制备了片状镍钴氢氧化物,并探究了不同镍钴物质的量比对样品形貌及电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及比表面积孔径分析仪(BET)对样品的结构、形貌进行了表征,并利用循环伏安法、恒电流充放电法等对其电化学性能进行了分析。结果表明,n(Ni)∶n(Co)=4∶1的样品直接用作电极材料时,具有最好的电化学性能:在0.5 A/g的电流密度下拥有1852 F/g的高比容量;电流密度增大20倍时,仍拥有1330 F/g的高比容量。以镍钴氢氧化物为正极,活性炭为负极组装的非对称式超级电容器在346 W/kg的功率密度下,能量密度达52 Wh/kg,在循环10000圈之后电容保持率为92%。优异的电化学性能表明,片状镍钴氢氧化物是很有应用潜力的电极材料之一。     

酞菁类化合物对MH/Ni电池性能的影响

针对MH/Ni电池充电过程中氧的产生和不恰当的消除方式带来的内压升高和热量聚集使电池总体性能衰减很快的问题, 提出采用降低化学催化氧还原的比例, 提高热量产生少的电催化氧还原比例的方法加以解决.金属酞菁类化合物是一种电催化氧还原剂.添加酞菁的MH/Ni电池与对比电池进行容量衰减、内压、大电流放电等特性比较, 其性能均有显著提高.