铸态及快淬态La2Mg(Ni0.85Co0.15)9Bx(x=O～O.2)贮氢合金的微观结构与电化学容量

用铸造及快淬工艺制备了La-Mg-Ni系(PuNi3型)贮氢合金La2Mg(Ni0.85Co0.15)9Bx(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2),分析测试了铸态及快淬态合金的微观结构与电化学容量,研究了硼及快淬工艺对合金微观结构及电化学容量的影响.结果表明,铸态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相(PuNi3型)、LaNi5相,一定量的LaNi2相和微量的Ni2B相,经快淬处理后Ni2B相消失.硼的加入对铸态及快淬态合金的容量产生不同的影响,铸态合金的容量随硼含量的增加而单调下降,而快淬态合金的容量随硼含量的增加有一极大值.快淬处理对含硼及不含硼合金的容量也有不同的影响,随淬速的增加,不含硼合金的容量单调下降,而含硼合金的容量可以获得一个极大值.     

铸态及快淬态La2Mg（Ni.85Co0.15）9Bx（x=0～0.2）贮氢合金的微观结构与电化学容量

用铸造及快淬工艺制备了La-Mg-Ni系（PuNi3型）贮氢合金La2Mg（Ni.85Co0.15）9Bx（x=0,0．05，0．1，0．15，0．2），分析测试了铸态及快淬态合金的微观结构与电化学容量，研究了硼及快淬工艺对合金微观结构及电化学容量的影响。结果表明，铸态合金具有多相结构，包括（La，Mg）Ni3相（PuNi3型）、LaNi5相，一定量的LaNi2相和微量的Ni2B相，经快淬处理后Ni2B相消失。硼的加入对铸态及快淬态舍金的容量产生不同的影响，铸态合金的容量随硼含量的增加而单调下降，而快淬态含金的容量随硼含量的增加有一极大值。快淬处理对含硼及不含硼合金的容量也有不同的影响，随淬速的增加，不含硼合金的容量单调下降，而含硼合金的容量可以获得一个极大值。     

La-Mg-Ni基(PuNi3型)贮氢合金的微观结构与电化学性能

用铸造及快淬工艺制备了La Mg Ni 系(PuNi3 型)贮氢合金La2Mg(Ni0.85 Co0.15)9Bx(x=0、0.1、0.2),分析测试了铸态及快淬态合金的微观结构与电化学性能,研究了硼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,铸态合金具有多相结构,主相包括(La, Mg)Ni3 相和LiNi5 相,残余相为一定量的LaNi2 相和微量的Ni2B相,经快淬处理后Ni2B相消失,并且其它相的相对量随淬速的变化而变化。硼的加入提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性,但使合金的容量下降。不含硼合金的容量随淬速的增加而单调减小,含硼合金的容量随淬速变化有一个极大值。合金的循环寿命随淬速的增加而增加,铸态及快淬态合金均有优良的活化性能。     

铸态和快淬态Mg_(20-x)La_xNi_(10)(x=0～6)合金的结构及贮氢性能

用铸造及快淬工艺制备了Mg2Ni型Mg20-xLaxNi10(x=0、2、4、6)贮氢合金。用XRD、SEM、HR-TEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构。用DSC研究了快淬合金的热稳定性,表明La含量及快淬对非晶相的晶化温度影响很小。应用Sieverts装置研究了铸态及快淬态合金的吸放氢动力学,发现铸态合金的吸放氢量及动力学随La含量的增加显著改善,且快淬显著地改善了(x=2)合金的吸放氢动力学。电化学测试的结果表明,铸态合金的放电容量随La含量的增加而增加,(x=2)合金的放电容量随淬速的增加而增加。La替代Mg显著地提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性。     

快淬La-Mg-Ni系贮氢电极合金的结构与电化学性能

铸态及快淬态La2Mg(Ni0 85Co0.15)9Cr01贮氢电极合金主要由(La,Mg)Ni3相(PuNi 3型结构),LaNi5相以及少量的LaNi2相组成,各相的含量与淬速有关.与铸态合金相比较,快淬态合金放电平台电压降低,快淬使合金的循环寿命都有不同程度的提高.铸态和快淬态合金均具有良好的活化性能.     

Pr替代La对La-Mg-Ni系A_2B_7型电极合金微观结构及循环稳定性的影响

为了改善La-Mg-Ni系A2B7型电极合金的电化学循环稳定性,用Pr部分替代合金中的La,并用熔体快淬技术制备了La0.75-xPrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)电极合金。用XRD、SEM、TEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,测试了铸态及快淬态合金的电化学循环稳定性,研究了Pr替代La对合金微观结构及循环稳定性的影响,探讨了合金电极在电化学循环过程中的失效机理。结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括2个主相(La,Mg)Ni3及LaNi5和一个残余相LaNi2。Pr替代La使(La,Mg)Ni3明显增加而LaNi5减少。电化学测试的结果表明,合金的循环稳定性随Pr替代量的增加而增加。导致合金电极失效的主要原因是电极表面被电解液剧烈腐蚀以及合金电极在电化学循环过程中的粉化。     

添加Si对La-Mg-Ni系A2B7型电极合金循环稳定性的影响

为了改善La-Mg-Ni系A2B7型电极合金的电化学循环稳定性,在合金中添加少量Si。采用真空感应熔炼制备了La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Si x(x=0~0.2)电极合金,并将部分合金在真空条件下,温度为900、950、1000和1050℃下进行了退火处理。用XRD、SEM分析了铸态及退火态合金的微观结构,测试了铸态及快淬态合金的电化学循环稳定性。结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)2Ni7和LaNi5及一个残余相LaNi3。添加Si使LaNi5相增加而(La,Mg)2Ni7相减少。合金的电化学循环稳定性随Si含量的增加而增加,当Si含量x从0增加到0.2时,铸态合金100次充放循环后的容量保持率(S100)从64.2%增加到73.1%,而950℃退火态合金的S100值从80.3%增加到93.7%。     

熔体快淬对La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x=0～0.2)电极合金循环稳定性的影响

为了改善La-Mg-Ni系A287型电极合金的电化学循环稳定性,用Zr部分替代合金中的La,并用熔体快淬工艺制备了La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x=0、0.05、0.1、0.15、0.2)电极合金.用XRD、SEM、TEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,测试了铸态及快淬态合金的电化学循环稳定性,研究了快淬工艺及Zr替代La对合金循环稳定性的影响,探讨了电极合金的失效机理.结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)Ni3及LaNi5和一个残余相LaNi2.快淬处理及Zr替代La可以显著的改善舍金的电化学循环稳定性.导致合金失效的主要原因是电极表面被电解液剧烈腐蚀以及合金电极在电化学循环过程中的粉化.     

铸态及退火态La（0.75）Mg（0.25）Ni（3.5）Si（0.10）储氢合金相结构和高温电化学性能的研究

研究了铸态及退火（940℃、8h）La0.75Mg0.25Ni3.5Si0.10储氢合金相结构,及在30、45、55和70℃环境温度下电化学性能,包括放电容量、寿命、高倍率和自放电行为。X射线衍射分析表明,两合金均为La-Ni5、（La,Mg）2Ni7和（La,Mg）Ni3相组成的多相结构,退火处理使LaNi5和（La,Mg）Ni3相减少,（La,Mg）2Ni7相增多,但两合金主相均为LaNi5。研究发现,铸态和退火态合金活化性能都较优异,最大放电容量均随测试温度升高而减小,并且退火处理能提高每个温度点的放电容量,70℃高温下最为显著,合金放电容量从238.4mAh/g增加到342.5mAh/g。随温度升高,铸态合金的高倍率放电性先增大后减小,而退火合金高倍率放电性随温度升高单调增加。合金的荷电保持率随温度升高而降低,退火处理可提高各个温度点的荷电保持率。     

La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢合金结构和电化学性能的研究

用高频感应熔炼的方法制备了La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢电极合金,采用x-ray衍射和XRD粉末衍射全谱拟合分析方法及电化学方法系统研究了随Mg含量的增加,该类合金相结构和电化学性能的变化规律,以及合金在不同退火温度(1123K,1203K,1253K)和不同退火时间(24h,72h,144h)下相结构和微观组织及电化学性能的变化规律.实验结果表明,该类合金由(La,Mg)2Ni7相(Ce2Ni7型结构)、LaNi5(CaCu5型结构)相、(La,Mg)Ni3相(PuNi3型结构)及少量未知相组成.随Mg含量的增加,电极电化学放电容量呈先升高后降低趋势,当x=0.6时达到最大值389.87mAh/g;当Mg含量进一步增加时,电化学放电容量迅速降低,x=0.8时电化学放电容量为188.34mAh/g;随Mg含量的增加,合金组织中(La,Mg)Ni3相和LaNi5相增多.退火处理很大程度上消除了LaNi5相,高温退火有利于(La,Mg)2Ni7相的生成,低温退火有利于(La,Mg)Ni3相生成.退火时间的延长对合金相结构影响不明显,但提高了合金组织均匀性,同时使电化学放电容量降低.不同的退火温度和退火时间对未知相影响不明显.本文研究表明,退火温度对(La,Mg)2Ni7合金相结构有重要影响,Mg含量是影响合金相结构和电化学放电容量的关键.     

Effect of substituting Ni with Cu on the cycle stability of La0.7Mg0.3Ni2.55−xCo0.45Cux (x = 0–0.4) electrode alloy prepared by casting and rapid quenching

In order to improve the cycle stability of the La–Mg–Ni system (PuNi₃-type) hydrogen storage alloy, Ni in the alloy was partly substituted by Cu. Hydrogen storage alloys La_0.7Mg_0.3Ni_2.55−xCo_0.45Cu_x (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) were prepared by casting and rapid quenching. The effects of substituting Ni with Cu and the quenching rate on the microstructures and the cycle stability of the as-cast and quenched alloys were investigated in detail. The results obtained by X-ray diffraction show that the as-cast and quenched alloys have a multiphase structure, including the (La, Mg)Ni₃ phase, the LaNi₅ phase and the LaNi₂ phase, and the amount of the LaNi₂ phase increased with the increase of the Cu content. The substitution and rapid quenching have an inappreciable influence on the phase compositions of the alloys, but both obviously changed the phase abundances of the alloys. The results derived by transmission electron microscopy confirm that the substitution of Cu for Ni is favourable for the formation of an amorphous phase in the as-quenched alloys. The results obtained by the electrochemical measurement indicate that substituting Ni with Cu improved the cycle stability. When the Cu content increases from 0 to 0.4, the cycle lives of the as-cast and rapidly solidified alloys increased from 72 cycles to 88 cycles and from 100 cycles to 122 cycles, respectively.     

Geometric Effects of La_(1+x)Mg_(2-x)Ni_9 (x=0.0~1.0) Ternary Alloys on Their Hydrogen Storage Capacities

Structural analysis was made using X-ray diffraction (XRD) Rietveld refinement on a series of La1+xMg2-xNi9 (x=0.0-1.0) ternary alloys. Results showed that each of La1+xMg2-xNi9 alloys was a PuNi3-type structure stacked by LaNi5 and (La, Mg) Ni2 blocks. Electrochemical tests revealed that discharge abilities of these La-Mg-Ni ternary alloys mainly depended on their atomic distances between (La, Mg) and Ni, which could be modified by varying the atomic ratios of La/Mg.     

Geometric Effects of La1+xMg2-xNi9 (x=0.02~1.0) Ternary Alloys on Their Hydrogen Storage Capacities

Structural analysis was made using X-ray diffraction (XRD) Rietveld refinement on a series of La1+xMg2-xNi9 (x=0.02~1.0) ternary alloys. Results showed that each of La1+xMg2-xNi9 alloys was a PuNi3-type structure stacked by LaNi5 and (La, Mg) Ni2 blocks. Electrochemical tests revealed that discharge abilities of these La-Mg-Ni ternary alloys mainly depended on their atomic distances between (La, Mg) and Ni, which could be modified by varying the atomic ratios of La/Mg.     

铸态和退火态A2B7型La-Mg-Ni系合金的电化学研究（英文）

为了改善铸态La3MgN i14合金的电化学性能,在0.3 MPa氩气气氛下对La3MgN i14合金进行了10 h退火处理,退火温度分别为1 123,1 223和1 323 K。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1 123 K温度退火后的合金由LaN i5相、(La,Mg)2N i7相以及少量的LaN i2相组成。1 223 K温度退火后合金含有LaN i5,(La,Mg)2N i7和(La,Mg)N i3相。1 323 K温度退火后合金的主相为LaN i5和(La,Mg)N i3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间的平衡,铸态La3MgN i14合金的适宜退火温度为1 323 K。     

Fe替代Co对AB5型电极合金微观结构及电化学性能的影响

用铸造及快淬工艺制备了稀土基AB5型Mm(NiMnSiAl)4.3 Co0.6-xFex(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6)贮氢电极合金,测试了合金在铸态及快淬态下的微观结构与电化学性能.研究了Fe替代Co对铸态及快淬态贮氢合金微观结构及电化学性能的影响.研究结果表明,Fe替代Co对铸态及快淬态合金的相结构没有明显影响,但对合金的电化学性能产生显著影响.对铸态及快淬态合金,随Fe替代量的增加,合金的容量下降,但合金的循环寿命得到不同程度的改善.Fe替代Co对快淬态合金循环寿命的改善更加显著,导致这一结果的主要原因是Fe替代Co使快淬态合金的微观组织显著细化.     

快淬对AB2型贮氢合金电化学性能与微观结构的影响

为了改善AB2型Laves相贮氢合金的电化学性能,对AB2型Ti基及Ti-Zr基贮氢合金进行快淬处理。用XRD和SEM分析了铸态及快淬态合金的相结构,并观察了合金的微观组织形貌。研究了快淬工艺参数对AB2型Laves相贮氢合金的电化学性能及微观结构的影响。研究的结果表明快淬对AB2型Laves相贮氢合金电化学性能的影响与合金的成分密切相关。对Ti基合金,随淬速的增加,合金的容量显著提高,在一定淬速下出现极大值。快淬对合金的活化性能基本没有影响,合金的循环稳定性有所改善但不显著;对Ti-Zr基合金,随淬速增加,合金的循环稳定性得到大幅度提高,而合金的容量及活化性能明显降低。快淬使AB2型贮氢合金电化学性能发生变化的根本原因是合金的微观结构发生了变化。     

Effect of rapid quenching on the microstructures and electrochemical characteristics of La0.7Mg0.3Ni2.55−xCo0.45Alx (x = 0–0.4) electrode alloys

A new type of hydrogen storage alloy La_0.7Mg_0.3Ni_2.55−xCo_0.45Al_x (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) with a PuNi₃-type structure (R− 3m) were prepared by casting and rapid quenching. The effects of the rapid quenching on the microstructures and electrochemical performances of the specimen alloys were investigated in detail. The results obtained by XRD, SEM and TEM show that the as-cast and quenched alloys have a multiphase structure, including the (La, Mg)Ni₃ phase, the LaNi₅ phase and the LaNi₂ phase. The rapid quenching had an inappreciable influence on the phase composition of the alloys, but it obviously changed the phase abundance of the alloys. The rapid quenching can significantly improve the compositional homogeneity and markedly decrease the grain size of the alloys. The results obtained by the electrochemical measurements indicate that the rapid quenching obviously enhanced the cyclic stability of the alloys, but it decreased the discharge capacity and activation capability of the alloys.