稀土Nd对A2B7型La-Y-Ni系储氢合金微观结构和电化学性能的影响

以La-Y-Ni系A_2B_7型La0.1NdxY0.9-xNi3.25Mn0.15Al0.1(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)储氢合金为对象,研究稀土元素Nd对合金微观结构和电化学性能的影响。合金相结构分析表明,合金微观组织主相为Ce_2Ni_7型相,其中当x=0.4时,合金Ce_2Ni_7型相丰度可达98.32%。在退火合金中,Ce_2Ni_7型相的晶胞体积均随A端元素平均原子半径的减小而逐渐降低。电化学分析表明,当加入稀土元素Nd时,合金电极的循环寿命大幅度提高,当x=0.4时,合金电极具有最高的电化学放电容量(377.7mA·h/g);当x=0.5时,合金电极具有最好的循环寿命(S100=88.17%)。当x=0.4时,合金电极的高倍率放电性能最佳(HRD900=82.88%)。当x=0、0.1时,此时控制合金电极动力学性能的主要因素是氢在合金中的扩散;当0.2≤x≤0.6时,此时合金电极动力学性能由合金表面电荷转移速率和氢在合金体相内的扩散共同控制。     

Al元素对La-Y-Ni系A2B7型储氢合金及其密封电池性能的影响

La_(0.15)Y_(0.85)Ni_(3.35-x)Mn_(0.15)Al_(0.10)储氢合金综合性能有待改善,通过对La_(0.15)Y_(0.85)Ni_(3.35-x)Mn_(0.15)Al_x(x=0～0.5)退火合金相结构与金相检测,电化学性能测试,研究了B端添加不同含量Al元素对合金相结构与电化学性能的影响以及x=0.15合金制作的AA型电池性能。研究结果表明,退火合主相为2H-Ce2Ni7型相,通过Al部分取代Ni后合金主相相丰度发生明显变化。当x=0.2时合金主相相丰度最高为80.83%(质量分数),其放电容量也达到最大(369.8mAh/g),当x=0.5时合金主相晶胞体积最大,氢扩散系数最大,由于氢扩散系数D是该系合金电极在高放电电流密度下的电化学动力学性能的控制因素,因此x=0.5时合金高倍率(HRD)性能最佳。当x=0.15时合金具有最佳的综合性能,因此用x=0.15合金制作AA-1900型密封电池,该电池在经100次充放电循环后其容量保持率S100=92.00%,带满电60℃储存30天后电压为1.268V,内阻为25.2mΩ,荷电保持率为63.98%,满足商用镍氢电池的需求。     

R-Y-Ni系A5B19型(R=Y,La,Pr,Nd,Sm)储氢合金的微观结构和电化学性能

用真空电弧熔炼和退火处理制备了A5B19型R0.45Y0.55Ni3.5Mn0.2Al0.1(R=Y,La,Pr,Nd,Sm)储氢合金,采用XRD、SEM-EDS与电化学方法系统分析了镧系稀土元素对R-Y-Ni系A5B19型储氢合金微观结构和电化学性能的影响规律.结果表明,退火合金微观组织由Ce5Co19型相、Ce2N...     

La0.8-xCexMg0.2Ni3.5(x=0~0.20)贮氢合金电极的低温放电性能

用冷坩埚磁悬浮熔炼炉制各La0.8-xCexMg0.2Ni3.5(x=0.0.05,0.10,0.15,0.20)贮氢电极合金,采用X射线衍射、三电极体系系统研究合金的微观结构和电化学性能.研究表明:合金为多相结构,主相均为Ce2Ni7型六方相,还包括Cacu5型六方相、PuNi3型菱方相;P-C-T曲线显示,随着Ce含最的增加,合金放氢平台区域变窄,平台压力升高.合金中各组成相单胞体积的减小是其主要原因.随着Ce含量的增加,合金常温最大放电容量逐渐减小并且循环稳定性有一定改善;低温最大放电容量则先增大后减小,合金的低温高倍率放电性能以及交换电流密度均随Ce含量的增加而增加,但氢扩散系数随着Ce含量的增加而减小.     

La—Mg—Ni系A2B7与A5B19型相结构储氢合金的电化学性能

系统研究了由较单一的A2B7与A5B19型相结构组成的储氢合金的电化学性能。以La—Mg—Ni系La0．83Mg0．17NixMn0．1（x=3．4,3．6）为研究对象,合金在1173K进行不同时间退火处理,通过XRD及Rietveld全谱拟合方法和扫描电镜背散射分析表明,在1173K退火8h分别可得到较单一的A2B7与A5B19型相结构合金。对较单一的A2B7与A5B19型物相合金进行电化学测试,结果表明：A2B7型相结构储氢合金的活化次数与A5B19型相结构储氢合金的活化次数基本相同,A2B7型物相合金的最大放电容量（386．12mAh／g）略高于A5B19型物相合金的最大放电容量（371．38mAh／g）。A2B7与A5B19型物相合金电极100个循环容量保持率都在85％以上,且差别不大。A5B19型相结构合金的高倍率放电性能（HRD900=85％）高于A2B7型相结构合金的高倍率放电性能（HRD900=76．6％）。     

La_(0.63)Gd_(0.2)Mg_(0.17)(,NiCoAl)_x(,x=3.3,3.5)储氢合金的微观组织和电化学性能

采用真空感应熔炼方法制备了La0.63Gd0.2Mg0.17Ni2.85Co0.3Al0.15和La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3..05Co0.3Al0.15贮氢合金,并在氩气气氛中和900℃进行退火处理,通过X射线衍射(XRD)、显微电子探针(EPMA)分析方法和电化学测试分析研究了不同化学计量比对合金微观组织和电化学性能的影响。研究结果表明,该系列合金退火组织主要由Ce2Ni7+Gd2Co7型、Pr5Co19型﹑PuNi3型和CaCu5型相组成,AB3.3中Ce2Ni7+Gd2Co7型相明显比AB3.5减少。电化学测试分析表明,不同的化学计量比对合金电极活化性能影响不大,AB3.5合金的最大放电容量大于AB3.3合金。AB3.5合金的循环稳定性明显高于AB3.3合金,经100次充放电循环后其电极容量保持率S100分别为90.2%和83.7%,其中AB3.5合金具有最好的综合电化学性能。     

退火处理对La1．5Mg0．5Ni7．0贮氢合金相结构和电化学性能的影响

研究了退火温度对A287型La1.5Mg0.5Ni7.0合金的相结构和电化学性能的影响。结果表明：铸态合金由LaNi，相、LaMgNi4相、（La，Mg）Ni3相以及Gd2Co7型相组成，退火处理后，合金由Gd2Co7型相、Ce2Ni7型相和PuNi3型（La，Mg）Ni3相组成：随着退火温度升高，PuNi3型相的丰度减小，ce2Ni7型相的丰度增加，（La，Mg）Ni3相的a轴参数、c轴参数和晶胞体积均增大；经1073K保温24h退火后，合金电极具有最高的放电容量（391．2mAh／g），退火温度升高，合金的最大放电容量略有降低：合金电极的循环稳定性随着退火温度的升高不断提高，在1173K时合金电极经150次循环后其电极容量保持率C150／Cmax=82％；合金的高倍率放电性能（HRD）随退火温度升高略有增加，在1173K时，合金电极的HRD最好（HRD900=89．0％）；交换电流密度I0、极限电流密度I1及氢扩散系数D随着退火温度的升高而增大。     

La-Mg-Ni系A287与A5B19型相结构储氢合金的电化学性能

系统研究了由较单一的A2B7与A5B19型相结构组成的储氢合金的电化学性能.以La-Mg-Ni系La0.83Mg0.17NizMn0.1(x=3.4,3.6)为研究对象,合金在1173K进行不同时间退火处理,通过XRD及Rietveld全谱拟合方法和扫描电镜背散射分析表明,在1173K退火8h分别可得到较单一的A2B7与A5B19型相结构合金.对较单一的A2B7与A5B19型物相合金进行电化学测试,结果表明:A2B7型相结构储氢合金的活化次数与A5B19型相结构储氢合金的活化次数基本相同,A2B7型物相合金的最大放电容量(386.12mAh/g)略高于A5B19型物相合金的最大放电容量(371.38mAh/g).A2B7与A5B19型物相合金电极100个循环容量保持率都在85%以上,且差别不大.A5B19型相结构合金的高倍率放电性能(HRD900=85%)高于A2B7型相结构合金的高倍率放电性能(HRD900=76.6%).     

La替代Ti对TiFe系储氢合金微观结构和电化学性能的影响

采用真空感应熔炼法制得Ti_1.1-xFe_0.6Ni_0.3Zr_0.1Mn_0.2La_x(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)合金,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、LAND电池测试系统和电化学工作站对合金的显微组织和电化学性能进行分析。XRD结果显示：合金主相为Ti(Fe, Ni)相,次相为ZrMn₂,添加La并未改变相组成,晶胞体积随添加量增大有明显增大;SEM分析表明：基体为固溶Ni的TiFe相,大量ZrMn₂分布在基体中,颗粒状La稀土相偏聚在两相界面。电化学性能测试表明：该系列合金活化性能优良,首次活化即达到最大放电比容量,替代后合金最大为120.5 mAh/g,循环性能均有所改善;高倍率测试显示：合金高倍率放电性能欠佳,La替代后有所提升,但效果不大,x=0.06时拥有最高水平。合金的电化学动力学性能与极限电流密度(I_L)和氢扩散系数(D)的变化规律相似...     

退火处理对La1.5Mg0.5Ni7.0(TiNi3)0.1储氢合金相结构和电化学性能的影响

采用感应熔炼+退火热处理的方法制备了储氢合金La1.5Mg0.5Ni7.0(TiNi3)0.1;用XRD、SEM和EPMA对合金的相结构和电化学性能进行了研究.结果表明:合金主要由Gd2Co7型和Ce2Ni7型的(La,Mg)2Ni7相和LaNi5相组成,合金退火1 h时第二相呈三维网络状沿主相晶界分布;此时,合金具有最好的电化学循环稳定性.     

La-Y-Ni系A5B19型退火合金的相结构和电化学性能

采用真空电弧熔炼和热处理制备了A5B19型储氢合金La0.4Y0.6Ni3.52Mn0.18Al0.1,研究了退火温度(1173～1373 K)对合金La0.4Y0.6Ni3.52Mn0.18Al0.1相结构和电化学性能的影响规律.结果表明,随退火温度增加,主相A5B19型(3R-Ce5Co19+2H-Pr5Co19)...     

快速凝固制备La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金的相结构和电化学性能

采用感应熔铸+退火处理(常规冷速)及快速凝固方法制备了La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金.系统研究了快速凝固对合金的相结构、微观组织及电化学性能的影响.X射线衍射分析表明,冷却速率对合金的相组成影响不大,但对各相丰度影响明显.随着冷却速率的增加,合金中的LaNi5相(CaCu5型结构)丰度增加,LaNi3相(PuNi3型结构)丰度减少.EPMA分析表明,快速凝固方法制备的La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金为扁平状晶粒组织.合金电极的电化学测试表明,冷却速率对合金的活化性能影响不大.随冷速的增加,合金的最大放电容量减小,合金电极的循环稳定性改善明显,铜辊线速度为15 m/s时容量保持率达到97.03%.     

AB3.8型La-Mg-Ni系储氢合金相结构和电化学性能研究

系统研究了La0.8-xPrxMg0.2Ni3.8和La0.8-xPrxMg0.2Ni3.2Al0.2Co0.4(x=0, 0.15, 0.3, 0.4)两组储氢合金的相结构与电化学性能。相结构分析表明,合金主要由Pr5Co19、Ce5Co19、CaCu5型物相组成。随着x的增加,合金中A5B19(Pr5Co19+Ce5Co19)型物相逐渐增多,同时各物相的晶胞参数(a, c)和晶胞体积(v)均减小。Al元素的加入有利于CaCu5型物相的形成。电化学测试表明, A5B19型相合金具有较好的电化学循环稳定性,Al、Co元素的加入有利于A5B19型相合金电极的电化学循环稳定性     

La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.8)Co_(0.5-x)Fe_x系列合金的制备及其储氢性能

在制备La-Ni-Co-Fe中间合金的基础上,采用机械合金化方法制备La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列储氢合金,研究在不同球磨时间下储氢合金的物相、微观形貌和电化学性能及元素置换对其储氢性能的影响。结果表明:La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的主相为LaNi5相,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex系列储氢合金球磨40 h和80 h后,主相为LaNi5相和少量LaMg2Ni9相;且随着球磨时间的增加,合金晶粒变细小,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的最大放电容量呈变大的趋势,从142.4 mA.h/g增加到157.5 mA.h/g,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.2Fe0.3合金的最大放电容量从150.7mA.h/g增加到162.1mA.h/g,合金具有较好的循环稳定性能。     

A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx（x=0-0．3）合金相结构及电化学性能

采用感应熔炼方法制备了A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx（x=0，0．02，0．06 0.1，0．3）四元贮氢合金，系统研究了Al元素部分替代Ni对A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5合金相结构及电化学性能的影响。X射线衍射（XRD）分析表明：La0.75Mg0.25Ni3．5由单一La2Ni7相组成：Al元素加入后，开始出现CaCu5型LaNi5相，当x=0．3时，LaNis相成为合金的主相。Rietveld分析表明：随着Al含量的增加，LaNi5相逐渐增多，Al的加入利于CaCu5型LaNi5相的形成。电化学测试表明：Al替代Ni对A2B7型合金La0.75Mg0.25Ni3．5电极活化性能影响不大：而最大放电容量随Al在La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx，合金中替代量的增加而减小。当放电电流密度为1600mA／g时，合金的倍率放电性能由68.8％（x=0）增加到81．16％（x=0．1）然后减小到65．67％（x=0.3）。此外，La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx合金电极循环稳定性先增加而后下降。x=0．06时合金电极容量保持率最大（S100=85.21．％）。     

Mm_(0.3)Ml_(0.7)Ni_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)/x wt%Ni储氢合金电极电化学性能研究

采用不同的负极片制作方法制备了储氢Mm_(0.3)Ml_(0.7)Ni_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)合金电极,在夹片式三电极系统中,利用电化学性能测试方法对电极的活化性能、放电容量、高倍率放电能力等进行了测试。结果表明,采用干法时电极的5个平行样的放电容量均高于湿法且活化快,电极中羟基镍粉能有效降低活化次数;电极在所设计的成分范围内,随着电极中羟基镍粉含量的增加,电极的最大放电容量呈现上升趋势,对应成分电极的放电容量处于300~344 mAh/g,比湿法的容量增加3.8%~19.0%;添加不同质量分数的羟基Ni粉,能够有效的提高合金电极在不同大电流下高倍率放电能力;Mm_(0.3)Ml_(0.7)Ni_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)/200 wt%Ni电极的放电特性最好。     

Al元素对储氢合金RE0.8Mg0.2(Ni0.85-xCo0.15Alx)3.5的结构及电化学性能的影响

用感应熔炼法制备了La0.5Pr0.2Nd0.1Mg0.2(Ni0.85-xCo0.15Alx)3.5(x=0.01～0.04)合金,并在氩气气氛下,用900℃退火处理.XRD分析表明,合金有两个主相:La2Ni7相和LaNi5相,晶轴比c/a随着Al含量的增大而增大.电化学测试表明,放电容量随着Al含量的增大而减小,由x=0.01时的394.6 mAh/g下降到x=0.04时的380.6 mAh/g,充放电循环衰减速率由x=0.01时的-0.32 mAh/(g·cycle)降为x=0.04时的-0.20 mAh/(g·cycle),合金的倍率性能随着Al含量的增大而降低,当放电电流密度为1200 mA/g时,高倍率性能由x=0.01时的61%降为x=0.04的35%.研究表明,当x≤0.02时不仅保持了合金的高容量,而且明显改善了合金的循环性能.     

La2-xSmxMg16Ni(x=0.1～0.4)+100％Ni+5％石墨烯复合储氢合金电化学性能

通过真空感应熔炼炉冶炼La2-xSmxMg16Ni(x=0.1～0.4)合金.将Ni粉、石墨烯和La2-xSmxMg16Ni(x=0.1～0.4)合金粉球磨10h制备出La2-xSmxMg16Ni(x=0.1～0.4)+100％(质量分数)Ni+5％(质量分数)石墨烯的复合储氢合金.对复合储氢合金进行XRD分析及电化学...