Ti-V基固溶体/La-Mg基合金复合储氢材料的结构与电化学性能

两步电弧熔炼法制备Ti0.10Zr0.15V0.35Cr0.10Ni0.30+1%La0.85Mg0.25Ni4.5Co0.35Al0.15复合储氢合金,XRD、SEM、EDS分析结果表明,复合储氢合金的主相是体心立方结构的钒基固溶体相和六方结构的C14Laves相。电化学研究表明:复合过程中存在明显的协同效应;与母体合金电极相比,复合合金电极的P-C-T特性、活化性能、最大放电容量、循环稳定性、低温放电能力和高倍率放电性能均有了显著改善;复合合金电极的电荷转移电阻较小,交换电流密度和氢的扩散系数较大,这些改善可能与第二相的形成有关。     

Cu粉复合球磨处理对Ⅴ基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响

研究了V基固溶体型贮氢合金(TiV211Ni013和TiV211Ni015)与Cu粉进行复合球磨处理对其相结构及电化学性能的影响。X射线衍射和扫描电镜分析表明,铸态合金均由体心立方(bcc)结构的V基固溶体主相和bcc结构的TiNi基第二相组成;当与Cu粉复合球磨处理后,合金均变成由V基固溶体主相和体心四方(bct)结构的CuNi2Ti第二相组成,且合金颗粒的表面状态发生改变。电化学测试表明,球磨处理后合金电极的最大放电容量增加了25～39mA·h/g,100次循环容量保持率大幅提高,循环稳定性得到显著改善。结果表明,Cu粉复合球磨处理是通过同时改变V基合金的第二相成分和晶体结构以及合金颗粒的表面状态来改善合金的电极性能,这与其他传统球磨方式仅通过改变合金的表面状态来改善电极性能的作用机制有所不同。     

Cu粉复合球磨处理对V基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响

研究了V基固溶体型贮氢合金(TiV21Ni0.3和TiV21Ni05)与Cu粉进行复合球磨处理对其相结构及电化学性能的影响.X射线衍射和扫描电镜分析表明,铸态合金均由体心立方(bcc)结构的V基固溶体主相和bcc结构的TiNi基第二相组成;当与Cu粉复合球磨处理后,合金均变成由V基固溶体主相和体心四方(bct)结构的CuNi2Ti第二相组成,且合金颗粒的表面状态发生改变.电化学测试表明,球磨处理后合金电极的最大放电容量增加了25～39 mA·h/g,100次循环容量保持率大幅提高,循环稳定性得到显著改善.结果表明,Cu粉复合球磨处理是通过同时改变V基合金的第二相成分和晶体结构以及合金颗粒的表面状态来改善合金的电极性能,这与其他传统球磨方式仅通过改变合金的表面状态来改善电极性能的作用机制有所不同.     

球磨制备Ti_(0.8)Zr_(0.2)V_(2.7)Mn_(0.5)Cr_(0.7)Ni_(1.75)-15wt%A_2B_7复合储氢材料及其电化学性能研究

采用球磨和表面改性方法制备了复合储氢材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3。研究和分析表明,钒基Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.7铸态合金由bcc结构固溶体相和六方晶系C14型Laves相构成三维网状组织,球磨改性后钒基合金与La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3之间并未发生合金化反应。电化学性能研究表明,经球磨改性后复合材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3能明显增加合金的电极放电容量。铸态钒基合金和球磨复合材料均具有良好的电化学循环稳定性,其中球磨1h后电极最大放电容量为300.1mA/g,经100次循环后的电化学容量保持率为97.2%,球磨5h后试样的循环稳定性高达99%。     

动力汽车电池用新型钒基储氢合金的组织与性能研究

采用较为低廉的二氧化钒、二氧化钛,通过自蔓延高温合成法,进行了动力汽车电池用新型钒基储氢合金V3Ti Ni0.56Sr0.1制备,并进行了显微组织、物相组成和电化学性能的测试。结果表明,自蔓延高温合成法制备出的该新型合金组织细小、均匀,由绝大部分的钒基固溶体相和少量的Ti Ni相、Ti2Ni相组成,其放电容量在第2次充放电循环时达到最大值584 m Ah/g;合金经30次充放电循环后,其放电容量仍能达到214 m Ah/g;随放电电流从100 m A/g增大至1000 m A/g,该合金的放电容量减少。     

制备工艺对钒基固溶体储氢合金电化学性能的影响分析

为了有效提高铸态钒基固溶体储氢合金的电化学性能,分别采用三种不同的铸造工艺制备了V_3TiNi_(0.56_Sc_(0.1)钒基固溶体储氢合金铸态试样,并进行了显微组织观察以及电化学循环稳定性和电化学腐蚀性能的测试与分析。结果表明:与常规铸造法相比,静置辅助铸造法和双重辅助铸造法有利于改善合金的铸造质量,细化合金晶粒,提高合金的电化学循环稳定性和电化学腐蚀性能,且双重辅助铸造法效果更佳;静置辅助铸造法、双重辅助铸造法分别使放电容量衰减率减小47%、71%,分别使合金的腐蚀电位正移109、237 m V。     

快速凝固钛钒系贮氢合金电化学性能研究

研究了快速凝固处理对钛钒系贮氢电极合金Ti0.8Zr0．2V2．4Mn0．48Cr0．72Ni0．9的相结构、特别是电化学性能的影响规律。XRD研究表明：合金主要由六方结构的C14 Laves相和体心立方结构的钒基固溶体相所组成，快速凝固减少了合金中C14 Laves相的含量。电化学性能分析表明：快速凝固降低了合金电极的最大放电容量，增加了电极的活化次数，提高了电极表面的反应阻抗，恶化了电极的动力学性能，但是却大大改善了合金电极的循环稳定性。     

ZrCr2合金对TiV1.1Mn0.9Ni0.5电极合金结构和电化学性能的影响

用两步熔炼法制备TiV1.1Mn0.9Ni0.5-ZrCr2复合电极合金。XRD、EDS、ICP及EIS等分析结果表明：复合合金具有与母体合金相同的双相结构,但是两相的特征参数以及复合合金电极的热力学特性均发生了一系列变化;组分合金在复合过程中产生明显的协同效应;复合合金电极的最大放电容量达到457.2 mAh/g;循环稳定性、荷电保持率和高倍率放电等动力学性能均得到显著改善;1000 mA/g放电电流密度时,复合合金电极的高倍率放电性能是由电极/电解质界面上的电化学反应和合金体内氢的扩散混合控制     

新型钛钒系贮氢电极合金

研究了新型钛钒系贮氢电极合金Ti0.8Zr0.2V2.665Mn0.535Cr0.8Ni的相结构、微观组织及电化学性能。XRD及EDS分析表明：铸态合金主要由C14 Laves相母体和树枝晶的钒基固溶体相组成，同时由于成分偏析的缘故，合金中还存在少量的TiNi基的第三相。热处理使得合金中C14 Laves相及钒基固溶体相的晶胞参数和晶胞体积增大，促进合金成分的均匀化，同时极大地改善了合金电极的综合电化学性能。     

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。     

热处理对包含正二十面体准晶相Ti1.4V0.6Ni合金电极的电化学性能的影响（英文）

研究了热处理前后Ti1.4V0.6Ni合金的结构和电化学性能。采用X射线粉末衍射(XRD)方法分析合金的结构。电化学特性包括放电容量、循环稳定性和高倍率放电性能等。XRD衍射分析表明,在590°C热处理30min的合金,主要包含正二十面体准晶相、Ti2Ni(FCC)相、V基固溶相(BCC)和C14Laves相(Hex)。电化学测试显示,热处理后在30°C和放电电流密度为30mA/g的条件下,合金电极的最大放电容量可达330.9mA·h/g,并且循环稳定性和高倍率放电性能也得到改善。此外,通过电化学阻抗和合金内部氢的扩散系数研究了合金电极的动力学性能。     

石墨烯对La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金电化学性能的影响

为了提高La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金的电化学性能,利用石墨烯与储氢合金研磨混合来对其进行表面改性处理。采用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析合金的相结构和表面形貌。结果表明:添加石墨烯后合金的相结构并没有发生改变,石墨烯包覆在了合金的表面,增大了合金的比表面积,提高了合金的电化学性能。当添加质量分数为5%的石墨烯时,电极的最大放电容量可达到380.6mAh/g,容量保持率S50从69.5%提高到71.1%。添加石墨烯后,交换电流密度、极限电流密度和腐蚀电位均变大、电化学反应阻抗降低,说明电极的动力学性能得到改善。     

Effect of commercial AB5 alloy addition on the electrochemical properties of Ml-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys

A commercial AB5 hydrogen storage alloy was used as an additive to improve the electrochemical properties of Ml-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys.The effect of AB5 alloy addition on the phase structure,charge/discharge characteristics,and electrochemical kinetics of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 alloy was investigated.The maximum discharge capacity of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 + 4 wt.% AB5 electrode reaches 406 mAh/g.The anodic polarization,cyclic voltammetry,and potential step discharge experiments show that the electrochemical kinetics of the electrode with additives was promoted,with the LaNi5 phase of AB5 alloy acting as electro-catalytic sites in the electrode alloy.The high-rate dischargeability of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 + 4 wt.% AB5 alloy electrode at 1100 mA/g reaches 60.9%,which is 9.4% higher than that of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 alloy electrode.The cycling stability of the electrode with 4 wt.% AB5 alloy has also been improved.     

Pulverization mechanism of the multiphase Ti–V-based hydrogen storage electrode alloy during charge/discharge cycling

Pulverization is an important key factor for the electrochemical cycle stability of many hydrogen storage alloys. In this paper, the pulverization mechanism of the multiphase Ti–V-based hydrogen storage alloy which mainly consists of a V-based solid solution phase with the BCC structure and a C14 Laves phase is studied based on a sample material of the Ti_0.8Zr_0.2V_2.7Mn_0.5Cr_0.6Ni_1.25Fe_0.2 alloy. The microstructure of the alloy and the morphology change of the alloy electrode during the charge/discharge process were observed by transmission electron microscope, scanning electron microscope and atomic force microscope, etc. The effect of mechanical properties of the V-based phase and the C14 Laves phase on the pulverization behavior of the Ti–V-based alloy is discussed. The results show that microcracks initially occur at the phase boundary of the V-based phase and the C14 Laves phase and then extend to the C14 Laves phase in the charge/discharge process. The phase boundary is composed of a Ti segregated amorphous layer with a thickness of about 90 nm, mismatching with the crystallized V-base phase and C14 Laves phase. The toughness of the C14 Laves phase is much lower and the hardness is higher than that of the V-based phase. The weak bonding strength of the phase boundary, the lower toughness of the C14 Laves phase and the large volume expansion/contraction of the C14 Laves phase during charge/discharge cycling are the main factors that cause the pulverization of the Ti–V-based alloy.     

AB3 型 Mm0.78 Mg0.22 Ni2.48 Mn0.09 Al0.23 Co0.47储氢合金的表面氟化处理

目的提高AB3型储氢合金的电化学性能,扩大其应用范围。方法运用HF和NaF组成的溶液对AB3型合金Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47(Mm由82.3%La和17.7%Nd(均为原子数分数)组成)进行表面处理,考察改性处理对合金相结构、电化学性能以及动力学性能的影响。结果氟化处理后有MgF2相生成,合金电极的最大放电容量得到提高,50次循环后的容量保持率由83.3%提高到92.8%。此外,合金的动力学性能也得到一定改善。结论氟化处理改变了合金的表面结构,提高了其电化学性能。     

Electrochemical hydrogen absorbing properties of graphite/AB5 alloy composite electrode

Graphite is an inexpensive carbon material, but its hydrogen absorbing performance has attracted little attention. In this paper, in order to lower the cost of nickel metal-hydride (Ni-MH) battery, graphite is used as a hydrogen absorbing material in its negative electrode. The results of charge-discharge tests show that the graphite electrode has poor electrochemical hydrogen absorbing performance. The capacity of the graphite/AB₅ alloy (90 wt%) composite electrode is close to AB₅ alloy (298 mAh/g), but it has higher charge-discharge polarization and difficulty in activation. When graphite is modified with metal nickel powder by a simple ball milling process, the capacity of the composite electrode reaches to 315 mAh/g and its activation is accelerated. The results of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests show that hydrogen diffusion in the modified composite electrode is more rapid than in AB₅ alloy, thereby resulting in lower charge-discharge polarization and better discharge performance at large currents.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

电极材料是推进电池技术发展及应用的关键。作为锂离子电池正极材料的LiFePO4表现出优异的电池性能(大容量、优异循环特性),但也有本征低电导率的缺点。具有橄榄石结构的LiFePO4在电池充放电过程发生FePO4与LiFePO4之间的相变,已有实验证明充放电过程中出现固溶体LixFePO4。掺杂是提高材料电导率的常用手段,但LiFePO4的掺杂却一直饱受争议;缺陷化学的研究初步认定通过适当点缺陷的电荷补偿,晶体内引入掺杂元素是可以实现的,并且提出几种缺陷补偿机制。导电相复合可降低电极颗粒间的接触电阻,特别是LiFePO4的碳包覆有效地改善其电化学性能,促进其工业化推广;碳包覆的有效性取决于碳的sp2杂化键的比例及碳含量。由于电极材料形貌影响电池的充放电动力学过程,LiFePO4的颗粒尺寸、形状、表面粗糙度等的控制都成为提高电池性能的重要手段;LiFePO4的薄膜制备及三维构架技术则进一步推动微型电池的应用发展。     

球磨包覆镍对A2B7型合金电极电化学性能影响的研究

为进一步改善A2B7型贮氢合金电极的电化学性能,以La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06为研究对象,用未包覆合金粉末和球磨包覆镍处理不同时间的合金粉末制备合金电极,研究了合金电极的电化学性能和动力学性能.结果表明:合金粉末经球磨包覆镍处理后制得的合金电极,其活化性能及循环稳定性有所提高;球磨包覆镍处理可提高合金电极的交换电流密度J0,改善其电催化活性,降低电化学阻抗,加快电荷迁移速率,从而提高合金电极的高倍率放电能力.