Mg_3MnNi_(2-x)Co_x(x=0～0.2)储氢合金的相结构及电化学性能研究

为了研究Mg3MnNi2储氢合金的电化学储氢性能,实验采用Co元素部分取代Mg3MnNi2合金中的Ni,用固相扩散法制备出Mg3MnNi2-xCox(x=0~0.2)系列合金,并分析其相结构,以及测试合金的电化学性能和动力学性能。结果表明:Co元素的添加并不改变合金的主相,Co替代Ni明显改善了合金的放电容量、循环稳定性以及动力学性能等,其中当Co的含量从0增加到0.2时,合金的最大放电容量达到最大值282.36mA·h/g,20次循环后容量保持率仍有74.7%,而且动力学性能也是最优,高倍率放电性能ηHRD从66.4%增长到73.3%。这主要是Co替代Ni能够降低生成氢化物的稳定性,提高合金的抗粉化能力,以及降低合金的极化电阻。     

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．％）。     

La_（1.7＋x）Mg_（1.3-x）（NiCoMn）_（9.3）（x=0～0.4）贮氢合金的相结构与电化学性能

对La1.7＋xMg1.3-x（NiCoMn）9.3（x=0~0.4）贮氢合金相结构和电化学性能进行研究。结构分析表明,合金主要由LaNi5相（CaCu5结构）和其他相组成,如LaMg2Ni9相（PuNi3结构）或La4MgNi19相（Ce5Co19＋Pr5Co19结构）。随着x的增加,LaMg2Ni9相消失并出现La4MgNi19相,而LaNi5相的含量则先增加后减小,且晶胞体积下降。电化学分析表明,合金电极只需4、5次循环即可活化;随着x的增加,最大放电容量逐渐增大,从x=0的330.9mA·h/g增加到x=0.4的366.8mA·h/g,但高倍率放电性能（HRD）和循环稳定性（S）则有所下降（x=0.4,HRD600=82.32%,S100=73.8%）。研究认为,HRD主要由合金电极表面的电催化活性控制,而循环稳定性的下降则是由于x=0.4合金中出现了具有较大吸氢量的Ce5Co19和Pr5Co19型结构相,导致吸氢膨胀率和晶间应力增大,使合金颗粒在吸放氢过程中较易粉化所致。     

TiV2.1Nix（x=0.2～0.6）贮氢合金的相结构及电化学性能

系统研究了TiV2.1Nix（x=0．2，0．3，0．4，0．5，0．6）贮氢合金的相结构及电化学性能。XRD及SEM分析表明：合金均由体心立方（bcc）结构的V基固溶体主相和TiNi基第二相组成；随着Ni含量x的增加，合金中V基固溶体主相的相含量和品胞参数逐渐减小，TiNi基第二相含量逐渐增多，且当x≥0．4时，TiNi基第二相组织沿主相晶界形成明显的三维网络状结构。电化学测试表明：随着x的增加，合金的高倍率放电性能及循环稳定性均得到显著改善；但当x从0．4增加到0．6时，合金的活化性能变差，最大放电容量降低。在研究的合金中，TiV2.1Ni0.4表现出较好的综合性能。     

AB3型LaMg2Ni9-x-y-zCoxMnyCuz储氢合金的制备及电化学性能研究

根据正交试验方案,采用共沉淀还原扩散法制备LaMg2Ni9-x-y-zCoxMnyCuz(x=1.8,2.1,2.4,2.7,3.0;y=2.1,2.4,2.7,3.0,3.3;z=0.3,0.6,0.9,1.2,1.5)系列AB3型稀土基储氢合金,研究该系列合金的放电容量和循环稳定性,并用X射线衍射对产物的结构进行微观分析。结果表明:3元素同时替代时合金的放电容量均高于单元素替代时合金的放电容量,但循环稳定性有所下降。合金结构分析表明,合金主相为La4Co3相。该系列合金中LaMg2Ni2.7Co2.1Mn2.7Cu1.5合金电极表现出的综合电化学性能较优。     

Ml1—xCax（Ni,Co,Al）5贮氢合金的电化学性能

本文初步研究了M11－xCax（Ni,Co,Al）5合金中Ca含量对金属氢化物（MH）电极的电化学性能和合金的平台压力的影响．实验结累表明随苦合金中Ca含量的增加。活化性能得到改善．但是电极的充放电循环稳定性却下降,特别当X≥0．2时、电极的循环稳定性明显下降．在x＝0．1时．合金电极具有最大的电化学放电容量331mAh·g－1（C／3,在1C,2C倍率放电条件下、x=0．1和x＝0．2的合金电极具有较好的高倍率放电性能．在x＜0．3时,合金的平台压力随着x值的增加而上升,但x＝0．4的合金平台压力比2＝0．3的合金平台压力略有降低     

V对贮氢合金微观结构和电化学性能的影响

为了开发AB5型稀土系低Co贮氢合金，研究了加V低Co贮氢合金M／Ni3．55Co0.3Mn0.4Al0．25Cu0．15Fe0.1Cr0.1Zn0.13Vx（x=0．02，0．05，0．08）V含量变化对放电容量、循环稳定性的影响机理。结果表明，加V低钴贮氢合金可以获得良好的综合电化学性能，但V的加入应严格控制。在本研究范围内，x=0．02的加V低钴贮氢合金具有最佳的综合电化学性能。     

La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx贮氢合金的相结构和电化学性能

研究了Mn替代Ni对La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx(x=0,0.3,0.6,0.9)贮氢合金相结构和电化学性能的影响。XRDRietveld全谱拟合分析表明:Mn替代改变了合金的物相组成和物相的丰度。LaNi3相消失,αLa2Ni7相丰度的变化表现为先增加(x=0,0.3)后减少(x=0.6,0.9),LaMgNi4相和La5Ni19相的丰度则随合金中Mn含量x的增加而增加。Mn替代Ni降低了合金的贮氢容量、最大电化学放电容量和活化性能,La2Mg0.9Al0.1Ni7.2Co1.5Mn0.3合金电极表现出最好的电化学循环稳定性,合金的高倍率放电性能随Mn含量的增加降低,这归因于交换电流密度(I0)和氢扩散系数(D)的降低。     

A2B7型贮氢合金相结构及电化学性能研究

采用感应熔炼方法制备La0.75Mg0.25Ni3.5-xMnx(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)四元贮氢合金,系统地研究合金B侧Mn对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响。XRD分析表明,La0.75Mg0.25Ni3.5-xMnx由La2Ni7相(包括Gd2Co7型高温相和Ce2Ni7型低温相)组成。此外,Mn的加入,使该类合金中出现LaNi5相,但是在含Mn量较高(x=0.15,0.2)的合金中LaNi5相消失。电化学测试表明,随Mn含量的增加,合金电极活化次数变化不大,合金电极的最大放电容量减小,高倍率放电性能、交换电流密度变差,循环稳定性、极限电流密度均得到明显的改善。     

快速凝固制备La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1贮氢合金的相结构及电化学性能

采用感应熔铸＋退火处理及快速凝固方法制备了La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1贮氢合金。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。XRD分析表明，随着冷却速率的增加，La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1合金的相组成发生了明显变化。退火合金由αLa2Ni7主相（Ce2Ni7型结构）和少量LaNi3相（PuNi3型结构）组成。随着冷却速率的增加，合金中出现LaNi5相（CaCu5型结构）和LaMgNi4（MgCu4Sn型结构）相，且新相的相丰度增加，aLa2Ni7相和LaNi3相的丰度减少。EPMA分析表明，快速凝固方法制备的La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1贮氢合金为柱状晶组织且晶粒细小。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。随冷却速率的增加，合金的最大放电容量减少、高倍率放电性能下降。在较低的冷却速率下（5m／s），合金电极的循环稳定性改善不明显，而随着凝固速度的进一步增加（20m／s），合金电极表现出较好的循环稳定性。     

Al替代Ni对A2B7型贮氢电极合金性能的影响

用冷坩埚磁悬浮熔炼方法制备La0.7Mg0.3（Ni0.85-xCo0.15Alx）3.4贮氢电极合金，采用XRD、三电极体系及SEM研究相结构、电化学性能及电极的表面状态。Rietveld法全谱拟合分析表明，该体系合金为多相结构，主相为ce2Ni7型六方相，还包括CaCu5型六方相、PuNi3型菱方相、MgCu2型立方相及BCr型正交相。Al元素为ce2Ni7型主相的有利形成元素，且Al替代Ni后，各组成相的晶胞体积均增加。P-C-T曲线显示随着Al替代量X的增加，合金放氢平台的平台区域变窄，平台压力降低，平台特性变差。电化学性能测试表明，随着X增加合金电极的最大放电容量降低，高倍率放电性能降低，循环稳定性明显提高。     

Enhanced Electrochemical Hydrogen Storage Characteristics of Nanocrystalline and Amorphous Mg20Ni10-xCox (x=0-4) Alloys by Melt Spinning

In order to improve the electrochemical hydrogen storage performances of the Mg2Ni-type alloys, Ni in the alloy was partially substituted by element Co. The nanocrystalline and amorphous Mg20Ni10-xCox (x=0, 1, 2, 3, 4) alloys were prepared by melt-spinning technology. The structures of the as-cast and spun alloys were studied by XRD, SEM and HRTEM. The electrochemical hydrogen storage characteristics of the alloys were measured. The results show that the substitution of Co for Ni leads to the formation of secondary phase MgCo2 without altering the major phase of Mg2Ni. No amorphous phase is detected in the as-spun alloy (x=0), whereas the as-spun alloy (x=4) holds a nanocrystalline and amorphous structure, confirming that the substitution of Co for Ni significantly increases the glass forming ability of the Mg2Ni-type alloy. The substitution of Co for Ni significantly improves the electrochemical hydrogen storage performances of the alloys, including the discharge capacity and the cycle stability, for which the increased glass forming ability by Co substitution is mainly responsible     

快淬纳米晶和非晶Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0～4)合金的贮氢性能(英文)EI北大核心CSCD

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢性能。结果表明,在快淬无Co合金中没有形成非晶相,但快淬含Co合金中形成一定量的非晶相。Co替代Ni及快淬处理显著地改善了合金的气态吸放氢性能。同时,Co替代Ni也显著地提高了快淬态合金的放电容量和电化学循环稳定性。     

快淬La—Mg—Ni系贮氢合金的电化学性能及微观结构

采用铸造及快淬工艺制备了La—Mg-Ni系（PuNi3型）贮氢合金La0.7Mg0.3Ni2.55-Co0.45Cux（x=0～0．4），分析测试了铸态及快淬态合金的电化学性能与微观结构，研究了Cu替代Ni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：铸态及快淬态合金具有多相结构，包括（La，Mg）Ni3相和LaNi5相和一定量的LaNi2相。快淬处理对合金的相组成没有影响，但使合会的衍射峰趋于均匀一致。Cu替代Ni使合金的电化学容量下降，但使合金的循环稳定性及放电电压特性得到改善。快淬可提高合金的循环稳定性，但使合金的容量下降。     

Influence of Oxygen Content on Microstructure and Electrochemical Properties of V2-xTi0.5Cr0.5NiOx (x=0~0.35) Hydrogen Storage Alloys

为了提高V基固溶体贮氢合金的充放电循环稳定性能,研究了O含量对V2-xTi0.5Cr0.5NiOx (x=0~0.35)合金的组织结构和电化学性能的影响。组织结构分析表明,当没有添加O时,合金主要由bcc结构的V基固溶体相和TiNi相组成,随着O含量的增加,合金中出现了Ti4Ni2O新相。电化学测试表明,随着O含量的增加合金电极的最大放电容量有所降低,从x=0时的366.8 mAh/g降低到 x=0.35时的225.3 mAh/g,而较少氧含量时,合金电极的循环稳定性能明显得到了改善,从x=0时的69.9%增大到 x=0.2时的83.7%,而后又降低到76.9%（x=0.35）。电化学动力学分析结果表明,合金的高倍率放电性能,交换电流密度和氢的扩散系数均随着O含量的增加先增加而后减小。     

（La0．8Nd0．2）2Mg（Ni0．8．xCo0．1Mn0．1Alx）9（x=0，0．05，0．1，0．15）合金储氢性能与电化学性能研究

采用磁悬浮熔炼方法制备（La0．8Nd0．2）2Mg（Ni0．8．xCo0．1Mn0．1Alx）9（x=0,0．05,0．1,0．15）系列合金,系统研究了Al替代Ni对合金相结构、储氢性能及电化学性能的影响。XRD分析表明,铸态合金分别由LaNi。相及LaNi。相组成;P—C-T测试显示随着Al替代量的增加,在相同温度下,合金的最大吸氢量先增加后减少;电化学测试表明,随着x增加,合金电极的最大放电容量逐渐降低,最大放电容量由x=0时的347mA·h／g逐渐下降到x=0．15时的263mA·h／g。     

Effects of Co Substitution for Ni on Microstructures and Electrochemical Properties of LaNi3.8 Hydrogen Storage Alloys

系统研究了Co替代Ni对LaNi3.8型LaNi3.8-xCox(x=0.0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金组织结构和电化学性能的影响。研究表明,所有合金都由LaNi5、Ce5Co19和Pr5Co19相组成。随着Co含量的增加,3个相的相丰度发生变化,而且单胞体积也相应的增加,这使得合金的放氢平台压降低到镍氢电池需要的范围(0.01~0.1 MPa)。与LaNi3.8相比,含Co合金的循环性能得到改善。LaNi3.4Co0.4具有最大的放电容量,这一点与固态放氢量一致。LaNi3.6Co0.2倍率放电性能最好,具有最大的交换电流密度(Io)和最小的电荷转移电阻(Rct)。     

超化学计量比Ti-Zr-V-Mn-Cr-Ni贮氢电极合金相结构及电化学性能研究

研究了超化学计量比对钛基贮氢合金相结构及电化学性能的影响。XRD及EDS分析表明，超化学计量比贮氢合金（Ti0.8Zr0.2)(V0.533Mn0.107Cr0.16Ni0.2)x(x=2,3,4,5,6)均主要由六方结构的C14型Laves相和体心立方结构的钒基固溶体相构成。随着x值的增大，两相的晶胞参数及晶胞体积均减小。电化学性能测试表明，当x的值在2－5范围内时，随着x值的增大，合金的最大放电容量、放电电位、高倍率放电性能（HRD）、循环稳定性、交换电流密度I0以及极限电流密度IL均提高。但继续增大x值后，除放电电位、高倍率放电性能和循环稳定性继续有所提高外，最大放电容量、交换电流密度I0以及极限电流密度IL均减小。此外，随着化学计量比的增大，合金电极的活化渐趋困难。