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。     

铸态和快淬态Mm(NiCoMnAl)5Bx (x=0～0.4)贮氢合金的微观结构与电化学性能

用铸造及快淬工艺制备了低钴AB5型MmNi3.8Co0.4Mn0.6Al0.2Bx (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)贮氢合金, 分析测试了铸态及快淬态合金的微观结构与电化学性能, 研究了硼及快淬工艺对合金微观结构及电化学性能的影响. 结果表明, 铸态合金具有双相组织, 主相为CaCu5型相, 还有少量CeCo4B第二相, 第二相的相丰度随硼含量x的增加而增大. 对合金进行了不同淬速的快淬处理, 随淬速的增加, 合金中第二相的量减少. 快淬使合金的晶格参数略有增大. 快淬工艺对合金的电化学性能产生显著影响, 随淬速的增加, 合金的容量下降, 循环稳定性显著提高. 快淬使合金的活化性能降低, 但随着硼含量的增加, 活化性能、高倍率放电能力及放电电压特性均得到不同程度的改善.     

薄壁铸造和退火工艺对LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同铸锭厚度(1～10mm)对薄壁铸造的铸态和退火态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响。结果发现：铸态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的0．2C放电容量随着合金锭厚度的增加有增大的趋势。10mm厚铸态合金的活化性能优于其它厚度的合金，且在1C的放电容量和循环稳定性比在其它厚度的高。主要原因应归结为该厚度合金具有更大的晶胞体积和更小的晶格应力。退火态3mm LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的综合电化学性能比铸态更优异，6mm合金的循环稳定性和3～6mm合金的活化性能得到改善。主要原因应归结为晶格应力的极大释放以及Mn等元素偏析的改善。     

薄壁铸造和退火工艺对LPCN3.55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同铸锭厚度(1～10mm)对薄壁铸造的铸态和退火态LPCN3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-一种新型贮氢合金电化学性能的影响。结果发现：铸态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的0．2C放电容量随着合金锭厚度的增加有增大的趋势。10mm厚铸态合金的活化性能优于其它厚度的合金，且在1C的放电容量和循环稳定性比在其它厚度高。主要原因应归结为该厚度合金具有更大的晶胞体积和更小的晶格应力。退火态3mm LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的综合电化学性能比铸态更优异，6mm合金的循环稳定性和3～6mm合金的活化性能得到改善。主要原因应归结为晶格应力的极大释放以及Mn等元素偏析的改善。     

贮氢电极合金ZrCr_(0.4)Mn_(0.2)V_(0.1)Co_(0.1)Ni_(1.2)高温电化学性能的研究

研究了AB2型Laves相贮氢电极合金ZrCr0.4Mn0.2V0.1Co0.1Ni1.2在不同温度下的放电容量、活化、高倍率和自放电等电化学性能.实验表明:25℃下,合金电极经13次循环后其最大放电容量为336mAh/g,在70℃下,仅需4次循环就达到298mAh/g;该合金在70℃,300mA/g电流下的高倍率放电性能比25℃时提高了约16%,但自放电性能却从3%/d下降到17%/d,虽然温度升高,合金的循环性能有所下降,但还是相当稳定的.这主要是因为循环过程中合金表面形成的氧化膜阻碍了合金元素进一步溶解造成的.     

快凝储氢合金La_(0.8)Ce_(0.2)Ni_(4.65-x)Mn_(0.9)Ti_(0.05)(V_(0.3)Fe_(0.4)Al_(0.3))_x微观结构和电化学性能研究

采用熔铸和快凝技术制备过计量比AB5.6型储氢合金La0.8Ce0.2Ni4.65-xMn0.9Ti0.05(V0.3Fe0.4Al0.3)x(x=0~1.0),研究了(V0.3Fe0.4Al0.3)对铸态和快凝合金相结构和电化学性能的影响。XRD和SEM结果表明:铸态合金组织由基体Ca Cu5型相和少量第二相组成;当x0.7时,快凝合金组织为计量比是AB5.5的Ca Cu5型单相组织,当x≥0.7后,合金中形成少量富La的La-Ni相;铸态与快凝合金的晶胞参数a,c及晶胞体积V均随x的增加而增加,快凝合金晶胞参数和晶胞体积明显大于铸态组织。室温(298 K)下铸态和快凝合金的放氢平台压随x的增加均依次降低,其中快凝合金放氢平台压降低幅度大。电化学测试结果表明:随x的增加,铸态和快凝合金电极的活化性能和最大放电容量均呈下降趋势,但电极循环稳定性逐渐提高;x=0.3~0.5时,快凝合金电极的最大放电容量为306~316 m Ah·g-1,经100次循环后的容量保持率S100达90%左右,快凝合金电极的循环寿命明显优于铸态合金。     

La15Fe77B8型储氢合金的结构和电化学性能

研究了快淬和退火态La15Fe77B8型储氢合金的组织结构和电化学性能。应用中频感应熔炼-快淬方法制备了La15Fe77B8型储氢合金,其组成为La15Fe2Ni72Mn7B2Al2。结构分析表明:快淬La15Fe2Ni72Mn7B2Al2合金为多相结构,包括LaNi5相、La3Ni13B2相和(Fe,Ni)相,快淬合金经1223 K保温3 h,然后在873 K保温3 h退火处理后,LaNi5相增加,La3Ni13B2相几乎消失,(Fe,Ni)相增加且形态变大。电化学测试表明,退火合金的最大容量(307 mAh.g-1)略小于快淬合金(309 mAh.g-1),而循环稳定性有所改善。退火合金电极的倍率放电能力(HRD)低于快淬合金,原因在于交换电流密度(I0)及氢在合金中的扩散系数(D)降低。快淬和退火合金电极在低温233 K时均能放出55%的容量。     

无镨钕AB5型Mm（Ni,Co,Mn,Al）5合金储氢及电化学性能研究

镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池,但随着稀土价格的不断上涨,稀土元素占其成本的比例约由14%逐步提升到55%,开发无镨、钕的高丰度镧铈稀土元素AB5型储氢材料,有助降低混合动力车用镍氢电池负极材料的成本。采用中频感应熔炼配合快淬甩带工艺制备了LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8,0.6,0.4)合金,并研究了合金A,B侧各元素的比例以及制备工艺对合金储氢性能及电化学性能的影响。结果表明,随着x的降低,合金的储氢量和放电容量逐渐降低。当x=0.6时,合金电极具有较好的综合电化学性能,最大放电容量达到332.81 mAh.g-1,充放电循环寿命达(715 mA.g-1,80%容量保持率,下同)215次。对该合金B侧Mn,Al含量进行优化后,原材料中的Co含量减少,合金的最高电化学容量可达319.01 mAh.g-1。合金在氩气氛保护下进行退火处理后,结晶度和均匀性上升,电化学容量有所降低,但循环稳定性得到明显改善。其中,经950℃/2 h退火处理的LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8)合金的最大放电容量达328.07 mAh.g-1,充放电循环寿命达364次。     

Mm(NiMnTiCo)5贮氢合金的制备工艺、 电化学性能及相结构研究

用电化学测量、Ｘ射线衍射、透射电子显微镜和能谱分析等技术对不同工艺制备的Ｍｍ（ＮｉＭｎＴｉＣｏ）５贮氢合金的电化学性质和结构进行了详细研究。快淬技术如熔体喷带法可有效改善合金的循环稳定性，但却导致其活化速度和放电容量下降。合金在适当温度下回火可弥补以上不足。不同制备工艺造成合金电化学性能变化的原因在于相结构和显微组织的差别。     

退火处理对快淬贮氢合金显微组织及电化学性能的影响

研究了退火处理对快淬贮氢合金电化学性能的影响。分析并讨论了退火处理的影响机制。快淬贮氢合金经退火处理后，P-C-T平台更为平坦，活化性能得到改善，最大放电容量和循环稳定性提高。通过XRD，SEM，DTA分析发现，退火处理后合金单胞体积有所增大，内应力降低，合金成分趋于均匀，从而使合金的电化学性能得到改善。加热过程中，合金在温度高于696℃发生再结晶。     

Effects of Ti and Zr Substituted on the Electrochemical Characteristics of MgNi-Based Alloy Electrodes

Mg-based hydrogen storage alloys MgNi, Mg0.9Ti0.1Ni, and Mg0.9Ti0.06Zr0.04Ni were successfully prepared by means of mechanical alloying （MA）. The structure and the electrochemical characteristics of these Mg-based materials were studied. The X-ray diffraction （XRD） result shows that the main phases of the alloys exhibit amorphous structure. The scanning electron microscopy （SEM） photograph shows that the particle size of Ti and Zr substituted alloys was about 2-4 μm in diameter. The cycle lives of the alloys were prolonged by adding Ti and Zr. After 50 charge-discharge cycles, the discharge capacity of Mg0.9Ti0.06Zr0.04Ni was 91.74% higher than that of MgNi alloy and 37.96% higher than that of Mg0.9Ti0.1Ni alloy. The main reason for the electrode capacity decay is the formation of Mg（OH）2 （product of Mg corrosion） at the surface of alloy. The potentiodynamic polarization result indicates that Ti and Zr doping improves the anticorrosion in an alkaline solution. The electrochemical impedance spectroscopy （EIS） results suggest that proper amount of Ti and Zr doping improves the electrochemical catalytic activity significantly.     

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.     

Effects of Ti and Co on the Electrochemical Characteristics of MgNi-Based Alloy Electrodes

Mg-based hydrogen storage alloys MgNi, Mg0.9Ti0.1Ni and Mg0.9Ti0.1Ni0.9Co0.1 were successfully prepared by means of mechanical alloying （MA）. The structure and the electrochemical characteristics of these Mg-based materials were also studied. The results of X-ray diffraction （XRD） and scanning electron microscopy （SEM） show that the main phases of the alloys exhibit amorphous structures, and trace of Ni co-exists. The charge-discharge cycle tests indicate these alloys have good electrochemical active characteristics. And the cycle stability of Ti and Co doped alloy was better than that of MgNi alloy. After 50 cycle charge-discharge, the discharge capacity of the Mg0.9Ti0.1Ni0.9Co0.1 alloy was much better than that of MgNi and Mg0.9Ti0.1Ni alloys. The discharge capacity of Mg0.9Ti0.1Ni0.9Co0.1 was 102.8% higher than that of MgNi alloy, and 45.49% higher than that of the Mg0.9Ti0.1Ni alloy. During the process of charge-discharge cycle test, the main reason for the electrode capacity fading is the corrosion of Mg to Mg（OH）2 on the surface of alloys. The Tafel polarization test indicates Ti and Co improve the anticorrosion in an alkaline solution. The EIS results suggest that proper amount of Ti and Co doping improve the electrochemical catalytical activity on the Mg-based alloy surface significantly.     

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.     

退火处理对新型无镁Y0.7La0.3Ni3.25Al0.1Mn0.15储氢合金结构和电化学性能的影响

通过电弧熔炼制备了无镁La-Y-Ni系A₂B₇型Y_0.7La_0.3Ni_3.25Al_0.1Mn_0.15合金, 并在高纯0.2 MPa Ar气氛下分别对合金进行850~1050 ℃真空24 h退火热处理. 通过X射线衍射(XRD)、 中子衍射(ND)、 扫描电子显微镜/能量分散谱(SEM/EDS)和电化学测试方法研究了退火温度对合金结构和性能的影响. 结构分析表明, 铸态合金由CaCu₅, Ce₅Co₁₉, Gd₂Co₇, Ce₂Ni₇多相构成, 随着退火温度升高, CaCu₅, Ce₅Co₁₉, Gd₂Co₇相逐步减少直至消失, Ce₂Ni₇主相相丰度逐步增加. 900~950 ℃退火时, 合金为单相Ce₂Ni₇结构. 退火温度继续升高, 合金中出现少量PuNi₃相. 合金电极的最大放电容量随着退火温度的升高先增加后降低. 从铸态的307.6 mA·h/g增加到900 ℃退火时的最大值393.1 mA·h/g, 后又降到1050 ℃退火时的366.4 mA·h/g. 合金电极的电化学循环稳定性随退火温度的升高而升高, 循环100次后电化学容量保持率(S₁₀₀)从铸态的66%上升到1050 ℃退火后的88.5%, 900~950 ℃退火时, 合金电极具有较好的综合电化学性能.     

锂离子电池用富锂层状正极材料

正极材料与负极材料是锂离子电池重要组成部分。目前锂离子电池负极材料比容量通常在300mAh/g以上,而正极材料比容量始终徘徊在150mAh/g。正极材料正在成为锂离子电池性能进一步提升的瓶颈。富锂层状正极材料是一类新型正极材料,其可逆容量在200mAh/g以上,其高容量特性引起人们的广泛关注。这类材料可以用xLi₂MO₃·(1-x)LiM'O₂ (M 为Mn, Ti, Zr之一或任意组合; M'为Mn, Ni, Co之一或任意组合; 0≤x≤1)形式表示。由于其组成与结构的特殊性,这类富锂层状正极材料的充放电机理也不同于其它含锂过渡金属氧化物正极材料。本文介绍富锂层状正极材料的合成、结构与充放电机理,重点介绍近年来通过改性提高其电化学性能方面的研究进展,指出目前富锂材料研究中存在的问题,探讨未来的研究重点。     

一种快速凝固AB2型储氢合金的球磨改性

通过熔纺（melt-spinning）法制备了Zr0.9Ti0.1（Ni0.57V0.1Mn0.28C0.05）2.1合金，并与C03Mo混合球磨以改善其动力学性能结果发现，经过球磨，储红合金与作为催化剂的Co3Mo接触更加紧密，电化学容量和活化性能得到明显改善交流阻抗测试表明，球磨大大改善了合金的表面活性．但长时间的球磨可使合金进一步非晶化，导致容量及活性的下降．实验结果还表明，将快速凝固合金与具有电催化作用的Co3Mo球磨得到的电极材料，其活性要高于合金与只作为导体的铜粉进行球磨或在无添加剂条件下进行球磨得到的电极材料．     

一种快速凝固AB2型储氢合金的球磨改性

Zr0. 9Ti0. 1 (Ni0.57V0.1Mn0. 28Co0. 05 )2.1 alloy was prepared by melt-spinning and ball-milled with Co3Mo additive to improve its kinetic characteristics. It was shown that after 2 h milling the alloy exhibited a much improved activation performance as well as electrochemical capacity. Electrochemical impedance experiments also showed that ball-milling of the alloy with Co3Mo could improve the surface activity to a great extent. This can be attributed to the catalytic effect of Co3Mo, which had a much closer contact with the alloy powder after ball-milling, on hydrogen oxidation. However, long time milling could decrease the capacity gradually due to the further amorphization of the alloy. The experimental results also showed that the alloy ball-milled with electrochemically catalytic material such as Co3Mo exhibited a better activity than those milled without any additives or with a metal powder such as Cu acting only as a conductor.     

利用球磨制备AB2-AB5复合贮氢合金及其电极性能和微观结构研究

为了改善Zr基AB₂-型贮氢合金的电极性能，本文选择稀土基AB₅型贮氢合金作为表面改性剂，将Zr_0.9Ti_0.1(Mn_0.35Ni_0.50V_0.15)₂(简称AB₂)合金与稀土基AB₅型合金(简称AB₅)进行混合和球磨处理，制备了AB₂-AB相似文献   

V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03M0.10 (M=Cr,Co, Fe,Nb, Ta)储氢合金的微结构及电化学性能

采用磁悬浮感应熔炼方法制备了V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03M0.10(M=Cr, Co, Fe, Nb, Ta)储氢电极合金, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子衍射能谱(EDS)分析和电化学测试等手段系统研究了添加元素M对合金微结构与电化学性能的影响. 结果表明, 所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves第二相组成, 且第二相沿主相晶界形成三维网状分布; Cr、Nb 和Ta元素主要分布在合金主相中, 而Co和Fe元素主要分布在第二相中. 电化学性能测试表明, 在V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03合金中掺加Cr、Co、Fe、Nb或Ta元素后, 虽然会降低最大放电容量, 但能有效抑制合金中V和Ti的腐蚀溶出, 提高电极充放电循环稳定性; 同时还能明显改善合金的高倍率放电性能. 相比之下, V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03Cr0.10合金具有最佳的综合电化学性能.