La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的结构与电化学性能

合金结构研究表明,La2-xMgxNi7(x=0.3～0.8)主要由Ce2Ni7,Gd2Co7,PuNi3型物相组成.合金中Mg含量对合金相结构有着重要影响,主相的晶胞参数随Mg含量(x)的增加呈线性减小,合金的吸放氢平台也随之升高.电化学测试表明,随合金中Mg含量的增加,合金电极的放电容量先增大后减小,合金电极的循环稳定性呈恶化趋势,La1.4Mg0.6Ni7合金电极具有最高的电化学放电容量(378 mAh·g-1),La1.6Mg0.4Ni7合金电极具有最佳的循环稳定性(S270=81%).合金电极的高倍率放电性能(HRD)随Mg含量的增加而增大.当合金中Mg含量较低时(x≤0.5),合金电极反应速度控制步骤为氢在合金体相中的扩散;当Mg含量较高时(x≥0.5),合金电极反应速度控制步骤转变为电极表面的电荷转移.     

掺硅MlNi5系稀土贮氢合金电化学性能

对ＭｌＮｉ３．５Ｃｏ０．７５－ｘＳｉｘＡｌ０．２Ｍｎ０．５５的显微组织结构及电化学性能进行了系统的研究。当ｘ＝０．１,０．２时,合金的放电容量较大、活化速度快、大电流放电容量较高、放电电压稳定。Ｘ射线分析和扫描电镜观察表明该系合金由ＬａＮｉ３与Ｌａ２Ｎｉ７两相组成,且随Ｓｉ含量的提高,非贮氢相ＬａＮｉ７相增加。     

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。     

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。     

含锡AB5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,及在低电流密度与电高流密度放电下了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氢容量,Ｌａ（ＮｉＳｎ）５．１４,Ｌａ（ＮｉＳｎＣｏ）５．１２和（ＮｉＳｎＭｎ）５．１２具有相同的电化学贮氢容量与活性特性。尽管Ｌａ（ＮｉＳｎ）５．１４大电流电性能优于Ｌａ（ＮｉＳｎＣｏ）５．１２和Ｌａ（ＮｉＳｎＭｎ）５．１２,     

CoO添加剂对La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)3.5贮氢合金电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni-Co型贮氢合金电极材料的电化学循环稳定性，采用真空中频感应电炉熔炼的方法制备了La0.7Mg0.3（Ni0.85Co0.15）3．5合金，研究了CoO添加剂（添加量分别为0％，2．5％，5％和15％）对其电化学性能的影响。结果表明，当以机械混合的方式在铸态La0.7Mg0．3（Ni0.85Co0.15）3．5合金粉中添加5％CoO时，可使合金电极在高温、低温和室温时的放电容量及室温充放电循环寿命大幅度提高。电化学测试及X射线衍射（XRD）分析结果表明，CoO可能是通过促进La0.7Mg0.3（Ni0．85Co0.15）35合金中某个（些）相的电化学反应，及其本身在充放电过程中发生可逆电化学反应，改善La0．7Mg0．3（Ni0．85Co0．15）3．5合金电化学性能。     

AB_(5.2)型含锆高功率贮氢合金的研究

动力电池的技术水平是制约整个电动车行业发展的"瓶颈",而贮氢合金的高倍率放电性能是影响N i/MH动力电池性能的主要因素,因此高功率贮氢合金是目前研制的热点。研究了Mn,Zr,La含量对AB5.2型含Zr高功率贮氢合金电化学性能的影响。结果表明,合金中Zr含量不应高于0.01%(原子分数,下同),La/Mm(La在混合稀土Mm中的质量分数,下同)不应超过70%,Mn含量视La/Mm的情况,可为0.4%~0.6%。对该合金的组成进行了优化设计,研制出了高倍率放电性能优良的贮氢合金,其组成为MmN i3.89Co0.4Mn0.6A l0.3Zr0.01。     

含锡AB5型非化学计量贮氢合金Ⅰ.合金的结构

采用Ｘ射线衍射法研究了ＬａＮｉ５．１５,Ｌａ（ＮｉＳｎ）５．１４,Ｌａ（ＮｉＳｎＣｏ）５．１２,Ｌａ（ＮｉＳｎＭｎ）５．１２,ＬＡ（ＮｉＳｎＣｏＭｎＡｌ）５．１０５种ＡＢ５型非化学计量贮氢合金的结构。发现主物相中并未产生第二物相,ＡＢ５型贮氢合金中Ｂ原子数发生正偏移时,晶胺体积减小,当Ｂ侧含有取代元素时,这种变化更加明显。对于非化学计量贮氢合金而言,少量Ｓｎ取代Ｎｉ后,晶胞体积大大提高。Ｍｎ,Ｃｏ     

添加元素对AB2型Laves相合金电化学性能的影响

比较系统地研究了AB2型Laves相合金Zr0.9Ti0.1Ni0.1Mn0.7V0.3M0．1(M=None，Ni．Mn．V．Co．Cr．Al．Fe，Mo．Si．C．Zn，Cu和B)的相结构和电化学性能以及高温和低温放电性能等．结果表明．14种合金均具有六方C14型Laves相的主相晶体结构．同时，含有少量立方Cl5型Laves相和一些由Zr9Ni11及ZrNi组成的非Laves相；添加V和Mn可提高AB2合金的放电容量；添加B和Mn则显著提高了AB2合金的高倍率放电性能和低温放电容量；添加Al，C．Si和Co对合金电极的循环稳定性改善明显；而Mn．Ni．V．Fe．Cu．Mo和B等却不同程度地降低了循环稳定性；添加Si．Mo，V，Cr和Al可明显改善合金电极的自放电性能；添加Si．Cr．V可显著改善AB2合金电极的高温放电性能．讨论了各种添加元素影响合金性能的可能原因．     

钆对La-Mg-Ni系A_2B_7型储氢合金微观结构和电化学性能的影响

用高频感应熔炼方法制备了稀土系A2B7型La0.83-xGdxMg0.17N i3.05Co0.3A l0.15(x=0~0.5)储氢合金,在Ar气氛中和1173 K下对铸态合金进行退火处理,通过X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析方法(EPMA)和电化学测试等分析方法系统研究了稀土Gd部分替代La元素对合金微观组织和电化学性能的影响规律。研究结果表明,合金退火组织主要由Ce2N i7型、Gd2Co7型、Pr5Co19型、PuN i3型和CaCu5型相组成,稀土Gd元素能有效减少和抑制退火组织中CaCu5型相的形成,随Gd含量x增加,合金相组成中A2B7型(Ce2N i7和Gd2Co7型)相丰度呈先增加后减小的规律,当x=0.2时其相丰度最大(91.0%)。合金的PCT吸氢平台压随Gd含量的增加而升高,x=0.5时吸氢平台压力接近0.1 MPa,x=0.2时合金的吸氢量达到最大值1.34%。电化学测试分析表明,随Gd含量x的增加,合金电极最大放电容量和容量保持率均呈先增加后减小的规律,适量的Gd元素可明显改善合金的综合电化学性能。当x=0.2时,合金电极放电容量达到最大值392.9 mAh.g-1,经100...     

退火对富铈Mm(NiCoMnAl)5储氢合金电化学性能的影响

研究了热处理对富铈Mm(NiCoMnAl)5合金晶体结构和电化学性能的影响,实验发现热处理使合金的X射线衍射峰变尖变窄,表明热处理使合金的成分变得均匀,晶格畸变和缺陷减少;但同时,合金的过电势和充放电电势滞后明显增加,特别是在高电流密度150mA·g-1充放电,合金的充放电电极势之间产生了很大的滞后。扫描电镜结果显示,退火合金比铸态合金的晶粒更大更完整;电化学测试结果表明,热处理后合金电化学容量和循环寿命均降低。     

过化学计量比La(NiMnFe)6.0贮氢合金的晶体结构和电化学性能

详细研究了无Co过化学计量比合金LaNi(4.75-x)FexMn1.25及LaNi4.75Mn(1.25-x)Fex(x=0.2～0.7)在1000℃168 h固溶及均匀化退火条件下合金的相结构及电化学性能.X射线衍射(XRD)及能谱分析(EDS)表明,La(NiMnFe)6.0退火合金由过化学计量比CaCu5型结构吸氢主相和含Ni-Fe-Mn三元组分少量的第二相组成.当Fe元素替代合金中的Ni时,合金晶胞体积增大,主相的化学计量比及Mn的固溶度有所增加.而当Fe元素替代合金中的Mn时,合金的晶胞体积减小,主相的化学计量比减小.电化学测试表明,Fe替代合金中的Ni时合金电极的放电容量较低但循环稳定性好;Fe替代Mn时合金电极放电容量较高但循环稳定性差.分析原因可能是由于两系列合金中Mn原子哑铃对数量上的差别所引起的,并基于B端双原子哑铃占位模型分析了合金B端组成和结构对合金电极性能的影响,提出了改善合金综合电化学性能的方法.     

La0.8-xPrxMg0.2Ni3.2Co0.4Al0.2(x=0～0.4)储氢合金的相结构与电化学性能

研究了Pr替代La对La0．8-xPrxMg0．2Ni3．2Co0．4Al0．2（X=0～0．4）储氢合金相结构与电化学性能的影响。XRD及Rietveld全谱拟合方法分析表明，合金主要由PrsCo-9，Ce5Co-9及CaCu5型物相组成。随着Pr含量x值的增加，合金中A5B19型物相（Pr5Co19＋Ce5Co19）逐渐增多，同时各物相的晶胞参数（a，c）和晶胞体积（y）均减小。电化学测试表明，x值的增加对合金电极的活化性能影响不大，但可显著提高合金电极的循环稳定性。合金的高倍率放电性能（HRD）随着x的增加呈增加趋势，在x=0．3时存在最大值（HRD900=89．6％）；合金电极的HRD主要由合金电极表面的电荷迁移速率所控制。     

LaNi_(3.8-x)Al_x(0≤x≤0.5)多相储氢合金的结构及电化学性能

采用真空电弧熔炼法制备了LaN i3.8-xA lx(0≤x≤0.5)储氢合金,并在氩气气氛中进行退火处理。通过X射线衍射(XRD),S ievert′s方法和电化学测试分别分析了合金的物相结构、储氢和电化学性能。研究结果表明:LaN i3.8-xA lx(0≤x≤0.5)合金主要由LaN i5,Ce2N i7,Pr5Co19和Ce5Co19型相组成。随着A l的变化,各相相丰度发生变化,而相丰度的变化影响了合金的滞后和吸/放氢平台压力。随着x的增加,LaN i3.8-xA lx(0≤x≤0.5)合金的放电容量先增大至270 mAh.g-1(x=0.3),然后缓慢降低;在x=0.3时合金显示出较好的充/放电循环稳定性。极化电阻和电化学交流阻抗则随着x的增加缓慢降低,交换电流密度增大,导致高倍率放电有所增大。     

LaNi5系贮氢合金的软化学合成及其电化学性能研究

应用燃烧法制出了约20nm的混合金属氧化物前躯体,用它和CaH₂进行还原扩散反应,在850℃反应2h就可制得10μm以下的单相合金粉,如加少量助熔剂,在650℃即可完成还原扩散反应,得到的合金微粒大小只有2μm。这种方法制备的合金比熔炼合金的活化性能更好,850℃温度下反应得到的合金具有比熔炼合金更高的高倍率充放电容量。     

容量稀土镁基贮氢合金的制备及性能研究

采用快淬法制备稀土镁基贮氢合金。研究了覆盖剂，以及镁含量、热处理工艺对合金电性能的影响。当镁含量为1．09wt％时，0．2C放电容量〉380mAh／g，以2C充放，循环寿命〉500次。经XRD分析，贮氢合金具有纳米晶结构，平均晶粒尺寸〈50nm。PCTN试结果表明，随着温度升高，合金的平台压力增加，平台区域变宽，且平坦。     

La0.7Mg0.3(Ni1-xCox)3.5 (0≤x≤0.5)储氢合金电化学性能

近年来,具有AB2和AB5复合结构的LaNi3系和La2Ni7系储氢材料由于具有较高的储氢量而引起了人们的关注[1]. 它们可在较温和条件下快速吸放氢, 且理论吸氢量分别为LaNi5的1.25倍及1.11倍.