La0．67Mg0．33Ni2．5Co0．5贮氢合金的制备和MH电极性能研究

采用高频感应熔炼方法制备了PuNi3型La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金;用X射线衍射分析和电化学方法研究了添加不同Mg含量以补偿Mg元素烧损时合金的组织结构和电化学性能。X射线衍射分析(XRD)表明,铸态合金由．PuNi3型主相和少量的CaCu5型第二相组成,铸态合金经1223K和10h退火处理后,CaCu5型第二相可明显减少,其中Mg增加10％时得到纯度较高的PuNi3型组织。电化学测试表明,增加适当Mg含量和进行退火热处理能明显提高和改善合金电极容量、循环稳定性和大电流放电性能。与AB5型和。482型Laves相贮氢合金比较,PuNi3型La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金具有电极容量高及优良的大电流放电性能。     

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。     

热处理对La0．7Mg0．3Ni2．8Co0．5贮氢合金电化学性能的影响

La0．7Mg0．3Ni2．8Co0．5贮氢电极合金经过适当热处理后(1123K)，最大放电容量、循环稳定性、高倍率放电性能(HRD)、交换电流密度(I0)以及极限电流密度(IL)都有明显改善，铸态合金电极的最大放电容量为392mAh／g，放电电流密度，Id=2000mA／g时，HRD2000=74．0％，I0=266．7mA／g，IL=3425．5mA／g；经1123K保温8h退火的合金电极的最大放电容量提高到414mAh／g，HRD2000=76．2％，I0=407．9mA／g，IL=3753．6mA／g。X射线衍射(XRD)分析表明，衍射峰宽度随着退火温度的升高而变窄，其原因是合金经退火处理相结构的变化和成分的均匀化。     

稀土对La0.6R0.2Mg0.2（NiCoAlMn）3.3储氢合金相结构和电化学性能的影响

以La0.6R0.2Mg0.2Ni2.8Co0.2Al0.2Mn0.1(R=La、Ce、Pr、Nd、Y)合金为研究对象,研究稀土元素R部分替代La后对合金相结构和相组成及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)和显微电子探针(EPMA)方法分析结果表明,合金La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.2Al0.2Mn0.1退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Pr、Ce、Nd元素的替代对合金的相组成没有明显影响,而Y元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%。Y元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失。电化学测试和分析表明,稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Pr、Nd、Y部分替代La在一定程度上提高了合金的最大放电容量,而元素Y替代时合金电极容量最高达到392.6mAh/g;Y元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,S100达到90.3%。     

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。     

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％）。     

退火对La0.75Mg0.25Ni3.5 Co0.4贮氢合金电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni-Co系合金电极的循环稳定性,对铸态合金La0.75Mg0.25Ni3.5 Co0.4在0.3MPa压力氩气保护下进行不同温度的退火(1123,1223和1323K),保温时间均为10h.研究了退火温度对合金的电化学性能的影响.X射线衍射(XRD)分析结果表明,铸态及1123K温度退火后合金主要由LaNi5,(La,Mg)2(Ni,Co)7相以及少量LaNi2相组成;退火温度为1223和1323K时,合金中LaNi2相消失,合金主要由LaNi5,(La,Mg)2(Ni,Co)7及(La,Mg)(Ni,Co)3相组成.随退火温度升高,最大放电容量从341.2mAh/g增加365.8mAh/g;循环稳定性得到改善,100次充放电循环后容量保持率从铸态合金的58.63%提高到1323K时的72.91%.     

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．％）。     

铸态和退火态A2B7型La—Mg—Ni系合金的电化学研究

为了改善铸态La3MgNi14合金的电化学性能,在0．3MPa氩气气氛下对La3MgNi14合金进行了10h退火处理,退火温度分别为1123,1223和1323K。采用x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学实验研究了合金的微观结构和电化学性能。结果表明,铸态及1123K温度退火后的合金由LaNi5相、（La,Mg）2Ni7相以及少量的LaNi2相组成。1223K温度退火后合金含有LaNis,（La,Mg）2Ni7和（La。Mg）Ni3相。1323K温度退火后合金的主相为LaNi5和（La,Mg）Ni3相。与铸态合金相比,退火后合金组织更加均匀,晶粒长大。随着退火温度的增加,合金的一些电化学性能（如最大放电容量、放电效率、循环稳定性）以及动力学参数（如高倍率放电性能）增强,而电位差和电荷迁移电阻降低。在本研究范围内,为了放电容量和循环稳定性之问的平衡,铸态La3MgNi14合金的适宜退火温度为1323K。     

化学计量比B/A对La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(2.5)M_x(M=Ni,Co;x=0～1.0)电极合金微观结构及电化学性能的影响

为了探索化学计量比B／A（A和B分别为电极合金A侧和B侧元素的总和）以及Co替代Ni对ABx（x=2.5～3.5）型电极合金微观结构及电化学性能的影响,制备了电极合金La0.75Mg0.25Ni2.5Mx（M=Ni,Co;x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）。系统地分析测试了合金的微观结构及电化学性能。结果表明,合金的微观结构与电化学性能与化学计量比B／A（相当于M含量x）密切相关。合金均具有多相结构,包括LaNi2,（La,Mg）Ni3和LaNi5相。随化学计量比B／A的增加,合金的主相由LaNi2转为（La,Mg）Ni3＋LaNi5相,并且合金的电化学性能,包括放电容量、高倍率放电能力（HRD）、放电电压特性等均显著改善。     

铸态及退火La1.9Ti0.1MgNi9合金的贮氢性能

采用磁悬浮感应熔炼及退火处理的方法,制备La1.9Ti0.1MgNi9合金。对合金样品的XRD、PCT和电化学测试表明,所有样品均由多相组成,LaNi5相为主相。当退火温度达到1173 K时,合金中LaMg2Ni9相消失,Ti2Ni相出现。退火处理能提高合金的晶化程度、降低吸放氢平台压。退火1073 K合金的有效吸氢量较高,在303 K时达到1.25% (质量分数)。La1.9Ti0.1MgNi9合金退火后,放电容量、循环稳定性以及高倍率放电性能得到极大改善,以1173 K退火合金电化学性能较好,其最大放电容量为377 mAh/g,1100 mA/g电流密度下的高倍率放电性能为0.839,经112次充放电循环后放电容量保持率为60%。     

Influences of heat treatment on electrochemical characteristics of La0.75Mg0.25Ni2.8Co0.5 hydrogen storage electrode alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅ ,ｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｔｈｅｎｉｃｋｅｌ/ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ (Ｎｉ/ＭＨ )ｓｅｃｏｎｄａｒｙｂａｔｔｅｒｉｅｓｈａｓｂｅｅｎｇｒｏｗｉｎｇｒａｐｉｄｌｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈＨＲＤ ,ｌｏｎｇｃｈａｒｇｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｙｃｌｅｌｉｆｅａｎｄｆｒｉｅｎｄｌｙｅｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[14 ] .Ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｓ ,ａｓｔｈｅｎｅｇ…     

退火温度对La_3MgNi_(14)电极合金电化学行为的影响

为了改善La<,3>MgNi<,14>合金的循环寿命,在0.3 MPa氩气气氛及1123、1223、1323 K温度下分别对合金进行了退火处理,处理时间为10 h,同时研究了退火温度对La<,3>MgNi<,14>电极合金的相结构、显微组织及电化学行为的影响.结果表明,退火温度影响合金的相结构,铸态及1123 K温度退火后合金包含LaNi<,5>、(La,Mg)<,2>Ni<,7>主相和少量的LaNi<,2>相,1223 K温度退火有利于合金中(La,MS)Ni<,3>相的形成,1323 K温度退火后合金主相为LaNi<,3>和(La,MS)Ni,相.退火后合金的显微组织比铸态合金更加均匀,晶粒尺寸增大.随着退火温度升高,合金的最大放电容量和循环寿命单调增加,高倍率放电性能、损耗角以及极限电流密度增大,充放电电位差和电荷迁移电阻减小.     

La–Mg–Ni ternary hydrogen storage alloys with Ce2Ni7-type and Gd2Co7-type structure as negative electrodes for Ni/Mh batteries

Hydrogen strorage alloys with formula La_1.5Mg_0.5Ni₇ were prepared by induction melting followed by different annealing treatments (1073, 1123 and 1173 K) for 24 h. The alloy composition, alloy microstructure and electrochemical properties were investigated, respectively. The results showed that the multi-phase structure of as-cast alloy was converted into a double-phase structure (Gd₂Co₇-type phase and Ce₂Ni₇-type phase) through annealing treatments. Mg atoms were mainly located in Laves unit of Gd₂Co₇-type unit cell and Ce₂Ni₇-type unit cell. The electrochemical capacity of alloy electrodes after annealing treatment could be up to 390 mAh/g. The cyclic stability of alloy electrodes was significantly improved by annealing treatments; After 150 charge/discharge cycles, the capacity retention ratio of alloy annealed at 1173 K was the highest (81.9%). The high rate dischargeability of alloy electrodes was also improved due to annealing treatment.     

Electrochemical Hydrogen Storage Characteristics of the as-Cast and Annealed La0.8-xPrxMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05 (x=0~0.4) Electrode Alloys

采用铸造及退火工艺制备了La0.8-xPrxMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05 (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)电极合金。系统研究了Pr的替代对合金的结构与电化学储氢性质的影响,结果表明除少量残余LaNi3相外,铸造及退火合金是由六方Ce2Ni7型(La, Mg)2Ni7相与六方CaCu5型LaNi5相构成的。Pr对La的置换对合金的电化学储氢性质产生明显影响,铸造及退火合金的放电容量和高倍率放电能力随Pr含量的增加先升后降。当Pr含量由0增加至0.4时,铸造及退火合金的100次充放电循环后容积保持率S100从64.96%和72.82%分别增加至77.94%和91.81%     

Microstructure and electrochemical characteristics of nonstoichiometric La-rich AB5-type ahoy for Ni/MH battery electrode

The nonstoichiometric La-rich mischmetal (designated by Ml)-based hydrogen storage alloy with a composition of Ml(Ni0.64Co0.20Mn0.12Al0.04)4.76 was prepared by arc melting and annealed at 1173 K for 10 h to investigate the effect of annealing treatment on the microstructure and electrochemical characteristics of the alloy. X-ray diffraction analysis showed that annealing can cause a release of the crystal lattice strain and an increase in amounts of the La2Ni7-type second phase in Ml(Ni0.64Co0.20Mn0.12Al0.04)4.76 alloy. Scanning electron microscopy and electron probe microanalysis examinations indicated that annealing leads to disappearance of the dendrite structure in the as-cast alloy, growth of crystal grain, and decrease of composition segregation. The annealing at 1173 K for 10 h flattened and extended the potential plateau and inprovement in electrochemical characteristics was discussed based on the alloy microstructure change induced by annealing.     

退火方式对La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.44)Co_(0.2)Al_(0.03)Ti_(0.03)合金的电化学性能影响

为了研究不同退火方式对La0.75Mg0.25Ni3.44Co0.2Al0.03Ti0.03铸态合金的电化学性能影响,设计最终退火温度为1223K,并采用不同保温程序对合金进行退火处理。X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析一段、两段保温法退火后合金的结构与性能结果表明,铸态及退火后合金由LaNi5,(La,Mg)2(Ni,Co,Al)7相以及少量LaNi2、TiNi3相组成,且退火后合金中(La,Mg)(Ni,Co,Al)3相出现。前者微观组织较后者均匀,并且前者的放电容量、放电效率好于后者。一段保温法更有利于改善合金的循环稳定性。     

Phase structure and electrochemical performances of Co-free La–Mg–Ni-based alloys with Nd/Sm partial substitution for La

In this paper, the Co-free hydrogen storage alloys with the nominal compositions of La0.75R0.05Mg0.20Ni3.40Al0.10(R = La, Nd and Sm) were prepared by induction melting, and then the phase structure and electrochemical properties of these alloys were comparatively investigated. It is found that the alloys mainly consist of(La, Mg)2Ni7phase, La Ni5 phase and(La, Mg)5Ni19phase.Refinement results further show that Nd substitution for La remarkably promotes the formation of La Ni5 phase, while Sm is beneficial for the formation of(La, Mg)5Ni19phase.At discharge current density of 1,875 m A g-1, the highrate dischargeability(HRD) of alloy electrodes increases by 13.9 % and 6.5 % with La substituted by Nd and Sm,respectively. The electrochemical kinetic measurements reveal that the exchange current density(I0), charge transfer resistance(R) and hydrogen diffusion coefficient(D) for the alloy electrode are all facilitated with Nd and Sm partial substitution for La. Subsequently, a linear correlation between the HRD1875 and the corresponding I0/D is found.