Structural and electrochemical properties of high-capacity Ml-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys

The Ml-Mg-Ni-based (Ml = La-rich mixed lanthanide) hydrogen storage alloy Ml_0.88Mg_0.12Ni_3.0-Mn_0.10Co_0.55Al_0.10 was prepared by inductive melting. The micro-structure was analyzed by XRD and SEM. The alloy consists mainly of CaCu₅-type phase, Ce₂Ni₇-type phase and Pr₅Co₁₉-type phase. The electrochemical measurements show that the maximum discharge capacity is 386 mAh/g, 16.3% higher than that of the commercial AB₅-type alloy (332 mAh/g). At discharge current density of 1 100 mA/g, high rate dischargeability is 62%, while that of the AB5-type alloy is only 45%. The discharge capacity decreases to 315 mAh/g after 300 charge/ discharge cycles, 81.5% of the maximum discharge capacity. __________ Translated from Journal of Xi’an Jiao Tong University, 2008, 42(3) (in Chinese)     

锂离子电池三维多孔Cu6Sn5合金负极材料的制备及其性能

以三维多孔泡沫铜为基底, 通过直接电沉积的方法制备锂离子电池Cu6Sn5合金负极材料. 发现合金表面大量的微孔和“小岛”不仅增大电极的表面积, 而且显著缓解充放电过程中的体积变化. 测得三维多孔Cu6Sn5合金的初始放电(嵌锂)容量为620 mAh·g-1, 充电(脱锂)容量为560 mAh·g-1, 库仑效率达到90.3%, 具有较好的循环性能. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 在泡沫铜基底上制备的Cu6Sn5合金电极具有比通常的铜片基底更好的结构稳定性, 经过50 周充放电循环后无明显的脱落现象.     

熔体旋淬Ml(NiCoMnAl)_5贮氢合金的组织结构与电化学特性

对比研究了熔体旋淬和常规熔铸Ml(NiCoMnAl) 5 贮氢合金的组织结构和电化学特性。SEM和XRD分析表明 :熔体旋淬合金为细小的柱状晶粒组成 ,随着旋淬速度的增加 ,晶粒越来越细小 ,成分越来越均匀 ;它们的晶体结构和铸态一样 ,都为CaCu5 型六方晶体结构 ;随着旋淬速度的增加 ,晶粒主要按 (111) [111]择优取向生长。电化学测试表明 :旋淬态合金电极初始容量都大于 2 10mAh·g - 1 ,活化性能好 ,经两次充放电循环 ,就可达到最大放电容量。旋淬速度 10m·s- 1 的合金电极的最大放电容量 (2 94mAh·g- 1 )与铸态合金电极的最大容量相当 ,所有旋淬速度的合金电极充放电循环稳定性优于铸态合金电极。在 6 0 0mA·g- 1 电流密度下 ,旋淬速度 10m·s- 1 的合金电极充电 45min就能达到其最大容量的 6 5 %左右 ,具有较好的高倍率充放电能力 ,但随着循环次数的增加 ,它的容量稳定性稍次于旋淬速度 40m·s- 1 的合金电极。     

席夫碱对La-Mg-Ni基储氢合金电化学性能的影响

为提高La-Mg-Ni基储氢合金La_0.73Ce_0.18Mg_0.09Ni_3.20Al_0.21Mn_0.10Co_0.60的电化学性能,由5-溴水杨酸和苯胺合成了一种席夫碱作为表面改性剂,对储氢合金进行表面处理。 从紫外与红外图谱可知,合成了目标席夫碱。 添加1%席夫碱后,合金的相结构没有改变。 与未添加席夫碱的合金电极相比,电极的最大放电容量略有下降,但50次充放电循环后合金电极的容量保持率有较大幅度提高,添加5%席夫碱的电极容量保持率从63%提高到75%,高倍率放电性能也有增加。 经表面处理后,合金电极的交换电流密度I₀与极限电流密度I_L均有大幅度提高,动电位极化曲线也表明合金电极的抗腐蚀能力变强。 以上结果均表明,添加少量席夫碱有助于改善储氢合金电极的电化学性能。     

Comparative Study on the Structure and Electrochemical Properties of RE(Ni,Co,Mn,Ti)5 (RE=La,Ce,Pr,d) Alloys

As main composition of mishmetals, the four pure light lanthanide elements La, Ce,Pr or Nd was used individually instead of Ml or Mm as RE in preparation of AB₅ typed hydrogen storage alloy RE(Ni,Co,Mn,Ti)₅. The four alloys, La(Ni,Co₅Mn,Ti)₅, Ce(Ni,Co>ln,Ti)₅, Pr(Ni,Co,Mn,Ti)₅ and Nd(Ni,Co,Mn,Ti)₅ were then tested, characterized and compared in the their cell volumes (V_cell), P-C-T curves, and mainly electrochemical characteristics against charge/discharge cycles, including the activation cycle number (n_a),the maximum discharge opacity at 50 mA/g charge/discharge rate (C_50,max), the high-rate-dischargeability and the rate of decay (-dC/dn). These properties are compared and analyzed to reveal the difference of the effects of each element on the electrochemical properties of rare earth based AB₅ typed hydrogen storage alloy.     

MH/Ni电池用稀土系储氢合金的失效及回收研究

探讨了深度过放电对MH／Ni电池负极储氢合金的影响。发现在过放电后，负极储氢合金的XRD结构图中，除了储氢合金的主相外，还出现了十分明显的Al(OH3),La(OH)3的衍射峰。结合各种情况下储氢合金失效的,原因利用化学处理及再熔炼的方法对失效MH／Ni电池的负极粉进行了回收实验，并对比了回收合金与原合金的结构及电化学性能。XRD测试结果表明回收合金与原合金的结构相同，均为CaCu5型。恒电流充放电实验发现，回收合金与原合金粉相比，放电容量接近，放电电位高。不寿命测试结果表明，回收合金较原合金容量衰减更缓慢。     

含锡AB_5型非化学计量贮氢合金Ⅱ.电化学性能

研究了几种AB5非化学计量贮氢合金的电化学性能 ,及在低电流密度与高电流密度放电下取代元素对放电比容量、活化性能及循环寿命的影响。Sn ,Co,Mn的加入有利于提高合金的电化学贮氢容量 ,La(NiSn) 5.14 ,La(NiSnCo) 5.12 和La(NiSnMn) 5.12 具有相同的电化学贮氢容量与活化特性。尽管La(NiSn) 5.14 大电流放电性能优于La(NiSnCo) 5.12 和La(NiSnMn) 5.12 ,但其寿命短。Mn ,Co和Al可大大提高合金的使用寿命。La(NiSnCo) 5.12 被认为是一种理想的贮氢合金。     

Electrochemical Characteristics of Mg0.9Ti0.1-xZrxNi （x=0.02, 0.04, 0.06） Alloys

Mg-based hydrogen storage alloys Mg0.9Ti0.1-xZrxNi (x=0.02, 0.04, 0.06) were successfully prepared by means of mechanical alloying (MA). The effects of Zr addition on the discharge capacity and the cycle performance of the Mg-based electrodes were also studied. It was found that the discharge capacities were improved with addition of a small amount of Zr and the cycle performances of the alloy were stabilized with the addition of Ti. The effects of surface modification or coating on the properties of Mg0.9Ti0.06Zr0.04Ni were also studied. The results indicated that coating with graphite improved both the discharge capacity and cycle life of the amorphous Mg0.9Ti0.06Zr0.04Ni electrode.     

四元Mg0.9Ti0.1Ni0.9X0.1(X=Mn,Zn,Co,Fe)系列合金的制备及性能研究

用机械合金化法合成了Mg0·9Ti0·1Ni0·9X0·1(X=Mn,Zn,Co,Fe)系列合金.X射线衍射(XRD)结构分析表明,用X部分替代Ni后,促进了Mg0·9Ti0·1Ni合金的非晶化过程.用Co和Fe部分替代Ni提高了合金的放电容量,但却降低了合金的循环稳定性.用Zn和Mn部分替代Ni提高了合金电极的循环寿命,尤其是Mg0·9Ti0·1Ni0·9Zn0·1合金电极经10个充放电循环后,其放电容量仍可达到313·8mA·h/g.对添加Co后的合金进行p-c-T测试发现,Mg0·9Ti0·1Ni0·9Co0·1合金的吸放氢容量明显比Mg0·9Ti0·1Ni合金高,这与电化学所测到的结果一致.     

Cr对V2.1TiNi0.3贮氢合金结构和电化学性能的影响

研究了Cr添加量对V_2.1TiNi_0.3Cr_x(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金的结构和电化学性能的影响。结果表明,所有合金均由V基固溶体主相和TiNi基第二相组成,且第二相呈网状分布在晶界上,部分呈颗粒状分布于合金主相之中。随着Cr含量增大,合金主相的晶胞体积与合金电极的最大放电容量逐渐减小,而循环稳定性逐渐增加,同时合金电极的动力学性能得到改善。在合金中添加Cr使合金电极的活化性能变差,但添加量的进一步增多对其活化性能影响不大。综合考虑,V_2.1TiNi_0.3Cr_0.4合金的电化学性能最好,最大放电容量可达442.20 mAh·g^-1,20次充放电循环后容量保持率达81.91%。