表面处理对储氢合金电化学性能的影响研究

通过电化学方法,研究了储氢合金碱化处理及碱液中加入KBH4对合金电极的电催化活性和高倍率放电性能的影响.结果表明:处理后合金颗粒分布均匀,表面变得粗糙.两种处理方法均增加了合金表面的电催化活性,降低了合金电极的极化电阻,从而提高了高倍率放电能力.尤其在900mA/g放电时,处理前合金电极不能放电,单一碱处理合金电极和加入还原剂碱处理合金电极仍具有较高的高倍率放电能力,分别为69.2%和83.4%.在单一碱溶液中加入还原剂KBH4处理后,合金电极的电化学性能明显高于单一碱处理合金电极.     

退火处理对MlNi4.0Al0.3Si0.1Fe0.6无Co储氢电极合金的微结构和电化学性能的影响

研究了退火处理(1.173～1.273.K、 3.h)对无Co贮氢合金MlNi4.0Al0.3Si0.1Fe0.6的微结构和电化学性能的影响. XRD分析表明, 退火态合金仍为单相CaCu5型结构, 但合金相的成分和结构的均匀性得到明显改善. 金相观察和能谱分析显示: 铸态合金为比较粗大的树枝晶结构并存在明显的成分偏析; 经1.173.K处理后的合金仍为树枝晶, 且树枝结构更为明显; 但经1.223～1.273.K处理后合金的显微组织转变为等轴晶; 退火处理使合金中元素的分布趋于均匀化. 电化学测试表明, 退火处理后合金的放电容量有所提高, 循环稳定性得到显著改善, 但高倍率放电性能略有降低. 研究发现, 退火态合金电极的交换电流密度及氢在合金中的扩散系数较铸态合金的有所减小是导致其高倍率放电性能降低的主要原因.     

镀铜处理Ti-Mn基储氢合金电极的电化学性能

采用化学镀铜的方法对Ti0 .2 6Zr0 .0 7V0 .2 3Mn0 .1 3Ni0 .3Cr0 .0 1 储氢合金进行表面包覆处理 ,研究了包覆合金电极的电化学性能。实验结果表明 ,经过包覆镀铜处理的Ti0 .2 6Zr0 .0 7V0 .2 3Mn0 .1 3Ni0 .3Cr0 .0 1 储氢合金活化性能有所降低 ,最大电化学容量略有减小 ,而循环稳定性有了显著的提高。其主要原因在于包覆镀铜处理在一定程度上延缓了合金与电解液之间的氧化腐蚀反应 ,循环伏安特性曲线的测量结果证实了这一点。     

退火对(La_(0.8)Nd_(0.2))_2Mg(Ni_(0.8-x)Co_(0.1)Mn_(0.1)Al_x)_9合金储氢性能的影响

(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.8-xCo0.1Mn0.1Alx)9(x=0~0.15)系列合金经退火处理,合金电极具有较好的活化性能,经1~4次充放电循环就可达到最大放电容量,合金电极的最大放电容量Cmax得到提高,最大值为399.2 mA·h/g(x=0)。并随着Al替代量的增加,合金电极的吸放氢平台压降低,而吸氢滞后增大。同时,退火处理能明显改善合金电极的循环稳定性,经60次充放电循环后,合金电极的容量保持率(S60)最大值为76.7%(x=0.1)。     

退火处理对MlNi_(4.0)Al_(0.3)Si_(0.1)Fe_(0.6)无Co储氢电极合金的微结构和电化学性能的影响

研究了退火处理(1173～1273K、3h)对无Co贮氢合金MlNi4.0Al0.3Si0.1Fe0.6的微结构和电化学性能的影响。XRD分析表明,退火态合金仍为单相CaCu5型结构,但合金相的成分和结构的均匀性得到明显改善。金相观察和能谱分析显示:铸态合金为比较粗大的树枝晶结构并存在明显的成分偏析;经1173K处理后的合金仍为树枝晶,且树枝结构更为明显;但经1223～1273K处理后合金的显微组织转变为等轴晶;退火处理使合金中元素的分布趋于均匀化。电化学测试表明,退火处理后合金的放电容量有所提高,循环稳定性得到显著改善,但高倍率放电性能略有降低。研究发现,退火态合金电极的交换电流密度及氢在合金中的扩散系数较铸态合金的有所减小是导致其高倍率放电性能降低的主要原因。     

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。     

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。     

表面复合处理对AB5合金的高倍率和低温放电性能的影响

为了进一步提高贮氢合金的高倍率和低温放电等电化学性能,采用在有机酸中添加金属离子M2 (Ni2 、Co2 、Cu2 )及还原剂的方法,对商品AB5型贮氢合金粉末进行表面复合处理,实现了有机酸处理和表面微包覆一步完成.结果表明,经表面复合处理后的贮氢合金电极在2400mA/g放电电流密度下的HRD由21.9%提高到38.1%,在-35℃下的放电容量由54mA·h/g提高到170mA·h/g.表面复合处理显著改善了AB5贮氢合金的电化学性能,是一种方便有效的表面改性处理方法.     

镀镍对AB5型贮氢合金电化学性能的影响

为了获得具有良好电化学性能的AB5型贮氢合金,以提高Ni-MH电池的市场竞争力,对AB5型贮氢合金MlNi3.55Al0.3Mn0.3Co0.24Cu0.2Fe0.05Si0.1Cr0.15Zn0.1B0.01进行镀镍处理,并对镀镍前后合金的电化学性能进行了测试.结果表明,经过镀镍处理后,合金的的活化性能、放电容量和循环稳定性都得到改善,达到最大放电容量所需的循环周期由10个减为6个,最大放电容量由235mA·h/g升到265mA·h/g,经190个循环周期,容量衰减由23%降到13%.     

快速凝固气雾化储氢合金的后处理研究

本文较系统地研究了后处理工艺对气雾化储氢合金电化学性能的影响。对气雾化储氢合金粉末进行了甲酸表面处理和通氢热处理,结果都能其活化性能和提高放电容量,且热处理的作用好于表面处理,并借助扫描电镜、俄歇电子能谱、金相显微镜和X射线衍射分析了其原因。     

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%     

熔盐电解CuO/SiO2制备铜硅合金

以质量比为1∶1的CuO、SiO2混合氧化物为反应原料,熔融的CaCl2-NaCl为电解液,在槽电压2.8 V、电解温度700℃下,电解5 h制备得到Cu3Si/Si复合物。热力学计算结果表明,在700℃下,CuO优先被电解还原生成单质Cu,SiO2在SiO2/CaCl2-NaCl电解质/Cu三相反应界面进行电解还原,生成的单质Si与Cu自发进行合金化反应,生成Cu3Si。新生成的Cu3Si合金作为新的导电集流体,推进SiO2的电解反应。电解产物Cu3Si/Si的微观形貌为粒径在0.1~1.9μm之间的多孔颗粒堆积,Si颗粒覆盖在Cu3Si合金颗粒表面。     

Zr-Ti系贮氢合金表面改性研究

采用化学镀镍、镀钴、机械混合以及球磨几种方法对Zr-Ti系贮氢合金进行了表面改性。XRD结果表明，随着镀镍量的增加，合金越趋向微晶化；球磨时间越长，合金的衍射峰更加弥散化，充放电试验结果表明，当镀镍量为15％(质量分数，下同)时，贮氢合金在60mA.g^-1的电流密度下初始容量比未处理的合金高出130mAh．g^-1，经过6次～8次循环完全活化，最大放电容量可达400mAh．g^-1，随着镀镍量的增加，抗自放电能力增加；当镀钴量为5％时，贮氢合金在60mA．g^-1的电流密度下初始容量比未处理的合金高出40mAh．g^-1，经过7次～9次循环完全活化，最大放电容量可达390mAh．g^-1，但随着镀钴量的增加，初始容量上升较快，但放电容量在减少；而机械混合仅提高初始容量，对最大放电容量没有改善；球磨不仅改善贮氢合金的活化性能，并且其最大放电容量可达450mAh．g^-1。     

化学镀镍对A2B7型贮氢合金电极电化学性能的影响

本文对气态粉化后A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06进行化学镀不同厚度Ni包覆处理.通过SEM观察,结果表明,包覆处理后镀层镍为球形颗粒且均匀弥散于合金表面.电化学测试结果表明,表面包覆镍处理的A2B7型合金电极放电容量有所降低,而循环稳定性有所提高.线性极化扫描和电化学阻抗谱等分析结果表明,表面包覆Ni处理后增大了合金电极的交换电流密度(I0),减小了电化学阻抗,改善了合金电极的动力学性能.     

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%。     

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。     

Influence of melt treatments and turning inserts on cutting force and surface integrity in turning of Al-12Si and Al-12Si-3Cu cast alloys

The microstructures, machinability and surface characteristics of Al-12Si and Al-12Si-3Cu cast alloys were studied after various melt treatments like grain refinement and modification. Results indicate that combined grain refined and modified Al-12Si-3Cu alloys have microstructures consisting of uniformly distributed α-Al dendrites, eutectic Al-silicon and fine CuAl₂ particles in the interdendritic region. These alloys exhibited better machinability and surface characteristics in the cast condition compared with the same alloy subjected to only grain refinement or modification. Performances of the turning inserts (un-coated, PVD and Polished CVD diamond coated) were evaluated in machining Al-12Si and Al-12Si-3Cu cast alloys under dry environment using a lathe. The Polished CVD diamond coated insert outperformed the un-coated or PVD-coated cutting inserts which suffered from sizeable edge buildup leading to higher cutting force and poor surface finish. The Polished CVD diamond coated insert shows a very small steady wear without flaking of the diamond film during cutting. This paper attempts to investigate the influence of grain refinement, modification and combined action of both on the microstrutural changes in the Al-12Si and Al-12Si-3Cu cast alloys and their machinability and surface finish when different turning inserts used.     

SiO2玻璃陶瓷与TC4钛合金的活性钎焊

分别采用活性钎料AgCuTi和TiZrNiCu对SiO2陶瓷和TC4钛合金进行了钎焊连接,使用扫描电镜和X射线衍射等手段对接头的界面组织和力学性能进行了研究.结果表明,采用两种钎料均能够实现对SiO2陶瓷和TC4钛合金的连接;SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的典型界面为SiO2/Ti2O+Zr3Si2+Ti5Si3/(Ti,Zr)+Ti2O+TiZrNiCu/Ti基固溶体/TiZr-NiCu+Ti基固溶体+Ti2(Cu,Ni)/TC4;SiO2,AgCuTi/TC4接头的典型界面为SiO2/TiSi2+Ti4O7/TiCu+Cu2Ti4 O/Ag基固溶体+Cu基固溶体/TiCu/Ti2Cu/Ti+Ti2 Cu/TC4.当钎焊温度为880℃和保温时间为5 min时,SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的最高抗剪强度为23 MPa;当钎焊温度为900℃和保温时间为5 min时,SiO2/AgCuTi/TC4接头的最高抗剪强度为27MPa.     

LaMg_2Ni_(2.7)Co_(2.1)Mn_(2.7)Cu_(1.5)滴涂TiO_2复合电极的制备及电化学性能

采用共沉淀还原扩散法制备AB3型储氢合金LaMg_2Ni_(2.7)Co_(2.1)Mn_(2.7)Cu_(1.5),水热法制备TiO_2光催化剂粉体,表面滴涂法制备Ti O2/LaMg_2Ni_(2.7)Co_(2.1)Mn_(2.7)Cu_(1.5)光催化剂复合电极,并用XRD对合金和光催化剂结构进行分析,在电池测试仪上对复合电极在有、无光照条件下的电化学性能进行测试。结果表明,在无光照条件下复合电极的活化性能和最大放电容量较原合金电极性能有所下降,合金充放电的循环稳定性能有所提高。光照条件下,表面滴涂20%TiO_2复合电极的电化学性能比无光照时大幅提高,且最大放电容量比未涂覆的原合金电极提高25 m Ah·g~(-1)。说明TiO_2光催化剂通过表面滴涂方式对储氢合金修饰效果较好。     

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％）。