Mg基非晶合金及La-Mg-Ni基复合物储氢电极的结构与电化学性能

Mg50Ni50非晶合金具有较高的初始放电容量（500mAh／g），有希望成为Ni-MH二次电池的负极合金材料。但较差的循环稳定性限制了它的进一步开发和应用。为此，本研究采用机械合金化方法，基于Mg侧进行元素替代，获得了四元Mg0.9-xTi0.1PdxNi（X=0．04-0．1）储氢合金。XRD和TEM分别从宏观和微观角度证实该系列合金仍为非晶态合金。本研究还发现，随着Pd含量的增加，腐蚀电流降低；合金的抗腐蚀能力提高。当Pd含量达到0．1的时候，Mg0.8Ti0．1Pd0．1Ni合金的耐蚀能力达到最大，其容量保持率也达到最高，经80次循环后放电容量仍然保持在200mAh／g以上。 AB3型La-Mg-Ni储氢合金与Mg基合金类似之处在于：具有较高的初始放电容量但循环容量保持率较低。为此，本研究将AB3型La0.7Mg0.3Ni3.5合金与具有较高循环稳定性的AB2型Ti0.17Zr0．08V0.35Cr0．1Ni0．3合金相复合，获得新型AB3-AB2复相合金。XRD研究表明复合物中La0．7Mg0．3Ni3．5和Ti0.17Zr0.08V0．35Cr0．1Ni0．3仍旧保持原有结构。扫描电镜（SEM）研究发现，复合物颗粒的平均尺寸在50μm左右。由于Ti0．17Zr0．08V0.35Cr0．1Ni0．3相的防护，复合物的耐腐蚀能力及100次循环容量保持率（62．3％）得以显著提高。     

Mg基非晶合金及La-Mg-Ni基复合物储氢电极的结构与电化学性能

Mg50Ni50非晶合金具有较高的初始放电容量(500mAh/g),有希望成为Ni-MH二次电池的负极合金材料.但较差的循环稳定性限制了它的进一步开发和应用.为此,本研究采用机械合金化方法,基于Mg侧进行元素替代,获得了四元Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04-0.1)储氢合金.XRD和TEM分别从宏观和微观角度证实该系列合金仍为非晶态合金.本研究还发现,随着Pd含量的增加,腐蚀电流降低;合金的抗腐蚀能力提高.当Pd含量达到0.1的时候,Mg0.8Ti0.1Pd0.1Ni合金的耐蚀能力达到最大,其容量保持率也达到最高,经80次循环后放电容量仍然保持在200mAh/g以上.AB3型La-Mg-Ni储氢合金与Mg基合金类似之处在于:具有较高的初始放电容量但循环容量保持率较低.为此,本研究将AB3型La0.7Mg0.3Ni3.5合金与具有较高循环稳定性的AB2型Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3合金相复合,获得新型AB3-AB2复相合金.XRD研究表明复合物中La0.7Mg0.3Ni3.5和Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3仍旧保持原有结构.扫描电镜(SEM)研究发现,复合物颗粒的平均尺寸在50 μm左右.由于Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3相的防护,复合物的耐腐蚀能力及100次循环容量保持率(62.3%)得以显著提高.     

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...     

稀土对LaNi3.5Co0.8Mn0.4Al0.3合金电化学及储氢特性的影响

研究了以Ｃｅ,Ｎｄ和Ｐｒ部分替代ＬａＮｉ３．５Ｃｏ０．８Ｍｎ０．４Ａｌ０．３中的Ｌａ后对合金电化学及储氢特性的影响。稀土含量的变化明显改变合金的电化学及储氢特性。随着Ｎｄ含量的增加,合金的放电容量降低。     

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.     

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。     

钇替代镧对La-Mg-Ni系储氢合金晶体结构及其电化学性能的影响

通过少量Y对La的取代,研究了La0.75-xYxMg0.25Ni3.17Al0.13和La0.75-xYxMg0.25Ni3.37Al0.13(其中x=0.00,0.05,0.10)体系中Y对合金晶体结构及电化学性能的影响。通过X射线衍射实验、电化学性能测试,结果表明上述两体系主相为Ce2Ni7相、Pr5Co19相。少量的取代对活化性能、最大放电容量影响不大,但对循环稳定性、放氢平台压影响显著,而且在不同主相结构中,影响效果不一样。当x从0.00增大到0.10时:主相为Ce2Ni7相La0.75-xYxMg0.25Ni3.17Al0.13的S80%由222周下降到112周,放氢平台压则由0.015 MPa上升到0.045 MPa;而主相为Pr5Co19相La0.75-xYxMg0.25Ni3.37Al0.13的S80%由172周下降到127周,放氢平台压则由0.019 MPa上升到0.076 MPa。     

Ti和Zr的取代对MgNi型储氢合金电极电化学性能的影响

使用机械合金化法成功地合成了镁基储氢合金MgNi, Mg_0.9Ti_0.1Ni,和Mg_0.9Ti_0.06Zr_0.04Ni，并对其结构和电化学性能进行了研究。X射线衍射（XRD）表明，这一系列合金的主相为非晶态，透射电镜（TEM）表明，Ti和Zr取代的合金的颗粒直径约为2~4 μm。Ti和Zr的取代提高了合金电极的循环寿命。50周充放电循环后， Mg_0.9Ti_0.06Zr_0.04Ni合金电极的放电容量高于MgNi合金电极91.74%，高于Mg_0.9Ti_0.1Ni合金电极37.96%。电极容量衰减的主要原因是在合金电极表面形成Mg的腐蚀产物Mg(OH)₂。动电位扫描结果显示，Ti和Zr的添加提高了合金电极在碱液中的抗腐蚀性能。交流阻抗(EIS)测试表明，适量Ti和Zr的添加可以明显提高合金电极的电催化活性。     

钙对(LaCa)-Y-Ni系储氢合金电化学循环稳定性的影响

采用真空感应熔炼法制备La1-xCaxY2Ni10.9Mn0.5 (x=0～0.2)储氢合金薄带,在Ar气氛下1148K热处理16h,研究少量Ca元素对合金电化学性能及容量衰减的影响.结果 表明:Ca元素促进合金中Ce5Co19相的形成,合金电极的最大放电容量下降,高倍率性能得到显著提升,x=0.2时,HRD3000=...     

电沉积工艺对Mg-Ni储氢合金的电化学性能的影响

用电沉积的方法制备了镁 镍储氢合金,探讨了电沉积条件对合金的电化学性能的影响.XRD显示沉积层中含有非晶态Mg Ni相和微晶态Mg相.AAS分析表明沉积合金中Mg的摩尔分数达 8. 57%.合金的放电容量最高为 75. 547mA·h·g-1.     

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。     

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.     

Ti基准晶复相材料电极的电化学储氢性能

通过电弧熔炼和铜辊急冷技术分别制得Ti1.4V0.6Ni准晶材料和V5Ti9Zr26.2Ni38Cr3.5Co1.5Mn15.6Al0.4Sn0.8（VTZN）合金材料,再用球磨法得到Ti1.4V0.6Ni+20%(质量分数)VTZN的复相材料,研究了该复相材料的组织和电化学储氢特性。 结果表明,复相材料的相组成包括正二十面体准晶相（I-phase）、面心立方相（FCC）和体心立方相（BCC）。 复相材料作为镍氢电池负极,在303 K和放电电流密度为30 mA/g条件下,最大放电容量可达310 mA·h/g,放电性能优于Ti1.4V0.6Ni合金负极。     

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。     

非金属与金属的协同作用对镁基储氢合金电化学性能的影响

用机械球磨法分别以Ti、B、复合物TiB对非晶态Mg45Ti3V2Ni50储氢合金进行了表面修饰.实验结果表明,恰当比例的TiB球磨修饰对镁基储氢合金循环稳定性远好于Ti、B同比例单独修饰合金电极的效果.Mg45Ti3V2Ni50与TiB质量比为2∶1的Mg45Ti3V2Ni50-TiB(2∶1)复合合金电极的初始放电容量为529.4mAh·g-1,第50次循环放电容量仍为277.1mAh·g-1.复合物TiB中Ti、B元素之间和复合合金中合金元素与TiB之间产生了金属与非金属的协同作用,导致复合合金新的立体褶皱结构的生成,增强了修饰层与合金间的作用,Mg45Ti3V2Ni50-TiB(2∶1)合金电极表面活性增强,循环稳定性显著提高.     

Ti-Zr-V-Cr-Ni固溶体贮氢合金电极的制备和电化学性能

根据工作环境的要求,镍-金属氢化物电池不仅要满足电源在室温时的工作需要,还应满足在不同工作条件下的需求,如高温、低温等,这就需要电极在较宽的温度范围内具有优异的性能。改性的AB5合金电极在343K时的放电容量能达到265mAh·g-1左右(截止电压为0.5V,相对于Hg/HgO参比电极)[     

储氢合金La0.7-xCexMg0.3Ni2.4Co0.6(x=0～0.4)电化学性能研究

研究了以Ce部分取代La对AB3型储氢合金La0.7-xCexMg0.3Ni2.4Co0.6(x=0~0.4)结构和电化学性能的影响.实验表明,该系列合金主要包含LaNi3相和LaNi5相.随着Ce含量的增加,合金电极的最大放电容量逐渐降低,但循环稳定性得到了明显改善.     

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.