La0.7Y0.3Ni3.4-xMnxAl0.1(Х=0~0.5)储氢合金微观结构和电化学性能

采用真空电弧熔炼及热处理的方法制备La0.7Y0.3Ni3.4-ХMnХAl0.1(Х=0~0.5)合金,通过XRD、SEM、EDS和电化学测试等方法,系统地研究了Mn替代Ni对合金微观组织、储氢和电化学性能的影响规律。结果表明,退火合金微观组织由主相Ce2Ni7型相和杂相PuNi3型、CeNi3型及Ce5Co19型相组成,Ce2Ni7型主相的丰度随Mn含量增加呈先增大后减小变化规律。当Х=0.2时,主相的丰度达到最大值89.03%。增加Mn的含量有助于缓解合金的氢致非晶化倾向。随着Mn含量的增加,合金电极的放电容量逐渐升高,而充放电循环稳定性却逐渐降低,合金电极的最大放电容量和最佳循环稳定性分别为308.6mAh/g与95.09%。合金电极的反应动力学分析结果表明,氢原子在合金体相中的扩散为合金电极高倍率放电性能的动力学控制步骤。     

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%。     

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。     

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。     

快速凝固Ti-Zr-Ni合金的电化学贮氢性能

采用铜辊快速凝固方法制备了Ti45Zr30Ni25和Ti50Zr25Ni25合金,并对合金作为镍-氢二次电池负极的动力学和电化学性能进行了研究.结果表明,Ti45Zr30Ni25为非晶相合金,Ti50Zr25Ni25合金由准晶相和非晶相组成.两合金电极的最大放电容量分别为129和132mAh/g.在240mA/g电流密度下,高倍率放电性能(HRD)分别为62.7%和63.3%.合金电极的交换电流密度分别为205.1和375.6mA/g,氢在合金中的扩散系数分别为5.4×10-11和5.8×10-11cm2·S-1.     

Ti/Zr对一种贮氢合金容量与相结构的影响

研究了2种不同Ti/Zr比例的Ti/Zr-V-Mn-Ni-Cr系多元AB2型贮氢电极合金A(Ti0.7Zr0.3V0.2Mn0.4Ni0.9Cr0.5)和B(Ti0.5Zr0.5V0.2Mn0.4Ni0.9Cr0.5)的电化学放电容量与合金相结构关系.2种合金的电化学循环稳定性都很好,但是合金A的放电容量明显高于合金B.2种合金均由C14 Laves相和TiNi相构成,A的主要组成相是TiNi,而B的主要组成相是C14 Laves.合金的贮氢量主要取决于TiNi相的含量,由于TiNi相的贮氢容量较低,所以该合金的贮氢容量也很低,并且由于合金B中TiNi相的含量低于合金A,所以B的放电容量也低于A.     

La0.8-xCexMg0.2Ni3.5(x=0~0.20)贮氢合金电极的低温放电性能

用冷坩埚磁悬浮熔炼炉制各La0.8-xCexMg0.2Ni3.5(x=0.0.05,0.10,0.15,0.20)贮氢电极合金,采用X射线衍射、三电极体系系统研究合金的微观结构和电化学性能.研究表明:合金为多相结构,主相均为Ce2Ni7型六方相,还包括Cacu5型六方相、PuNi3型菱方相;P-C-T曲线显示,随着Ce含最的增加,合金放氢平台区域变窄,平台压力升高.合金中各组成相单胞体积的减小是其主要原因.随着Ce含量的增加,合金常温最大放电容量逐渐减小并且循环稳定性有一定改善;低温最大放电容量则先增大后减小,合金的低温高倍率放电性能以及交换电流密度均随Ce含量的增加而增加,但氢扩散系数随着Ce含量的增加而减小.     

La_(0.7)Y_(0.3)Ni_(3.4-x)Mn_xAl_(0.1)(x=0~0.5)储氢合微观结构和电化学性能

采用真空电弧熔炼及热处理的方法制备La0.7Y0.3Ni3.4-x MnxAl0.1(x=0～0.5)合金,通过XRD、SEM、EDS和电化学测试等方法,系统地研究了Mn替代Ni对合金微观组织、储氢和电化学性能的影响规律。结果表明,退火合金微观组织由主相Ce2Ni7型相和杂相PuNi3型、CeNi3型及Ce5Co19型相组成,Ce2Ni7型主相的丰度随Mn含量增加呈先增大后减小变化规律。当x=0.2时,主相的丰度达到最大值89.03%。增加Mn的含量有助于缓解合金的氢致非晶化倾向。随着Mn含量的增加,合金电极的放电容量逐渐升高,而充放电循环稳定性却逐渐降低,合金电极的最大放电容量和最佳循环稳定性分别为308.6mAh/g与95.09%。合金电极的反应动力学分析结果表明,氢原子在合金体相中的扩散为合金电极高倍率放电性能的动力学控制步骤。     

退火处理对La1．5Mg0．5Ni7．0贮氢合金相结构和电化学性能的影响

研究了退火温度对A287型La1.5Mg0.5Ni7.0合金的相结构和电化学性能的影响。结果表明：铸态合金由LaNi，相、LaMgNi4相、（La，Mg）Ni3相以及Gd2Co7型相组成，退火处理后，合金由Gd2Co7型相、Ce2Ni7型相和PuNi3型（La，Mg）Ni3相组成：随着退火温度升高，PuNi3型相的丰度减小，ce2Ni7型相的丰度增加，（La，Mg）Ni3相的a轴参数、c轴参数和晶胞体积均增大；经1073K保温24h退火后，合金电极具有最高的放电容量（391．2mAh／g），退火温度升高，合金的最大放电容量略有降低：合金电极的循环稳定性随着退火温度的升高不断提高，在1173K时合金电极经150次循环后其电极容量保持率C150／Cmax=82％；合金的高倍率放电性能（HRD）随退火温度升高略有增加，在1173K时，合金电极的HRD最好（HRD900=89．0％）；交换电流密度I0、极限电流密度I1及氢扩散系数D随着退火温度的升高而增大。     

钛合金固态相变的归纳与讨论(Ⅱ)——共析和有序化转变

研究了少量Al替代Mg(x=0.1)对La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5贮氢合金电化学循环稳定性的影响.经过充放电循环后,La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5(x=0.0,0.1)合金中的LaNi3相和αLa2Ni7相仍然保持PuNi3型结构和Ce2Ni7型结构,没有发生变化,此外,在这2种合金中出现少量新的物相La(OH)3,Mg(OH)2和Ni.LaNi3相和αLa2Ni7相吸氢形成氢化物后也保持PuNi3型结构和Ce2Ni7型结构.La2MgNi7.5Co1.5吸氢后,LaNi3相和αLa2Ni7相晶胞均呈各向异性膨胀,但LaNi3相的各向异性膨胀程度及晶胞体积膨胀率明显大于αLa2Ni7相.相比La2MgNi7.5Co1.5氢化物,Al替代Mg对La2Mg0.9Al0.1Ni7.5Co1.5氢化物中的αLa2Ni7相吸氢体积膨胀的抑制作用很小,但Al替代Mg使该氢化物中LaNi3相的c轴膨胀率和晶胞体积v的膨胀率均明显降低.电化学吸放氢循环后合金的粒径变化及形貌观察表明,La2Mg0.9A10.1Ni7.5Co1.5合金的抗粉化能力优于La2MgNi7.5Co1.5合金,这是Al替代Mg改善La2MgNi7.5Co1.5合金电极电化学循环稳定性的重要原因.     

添加Si对A_2B_7型电极合金结构及电化学贮氢性能的影响(英文)

为改善La–Mg–Ni系A2B7型合金的电化学贮氢性能,在合金中添加一定量的Si元素,通过真空熔炼及退火处理的方法制备La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six(x=0-0.2)电极合金。研究Si元素的添加对合金结构及电化学贮氢性能的影响。结果表明,铸态及退火态合金均为多相结构,分别为Ce2Ni7型的(La,Mg)2Ni7相和CaCu5型的LaNi5相以及少量的残余相LaNi3。Si元素的添加没有改变合金的主相,但使得合金中的(La,Mg)2Ni7相减少而LaNi5相增加。添加Si显著地影响了合金的电化学性能。随着Si含量的增加,铸态及退火态合金的放电容量逐步降低,但循环稳定性却随着Si含量的增加而增强。此外,合金电极的高倍率放电性能、极限电流密度、氢扩散系数以及电化学交流阻抗谱的测试均表明合金的电化学动力学性能随着Si含量的增加先增加而后减小。     

Nd替代La对La-Mg-Ni系A2B7型贮氢电极合金性能的影响

用冷坩锅磁悬浮熔炼方法制备了La0.7-xNdxMg0.3(NiCoAl)3.5(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7)贮氢电极合金,采用X射线衍射Rietveld法、三电极体系及扫描电镜研究合金的相结构和电化学性能以及电极的表面状态。Rietveld法分析表明:合金为多相结构,主相均为Ce2Ni7型六方相,还包括CaCu5型六方相、PuNi3型菱方相、MgCu2型立方相及CrB型正交相;且随着Nd含量x的增加,主相含量增加,相应CaCu5型和MgCu2型相含量降低,PuNi3型相含量则在一定范围内波动;且各组成相单胞体积均呈线性降低趋势。p—c—t曲线显示,合金放氢平台区域变窄,平台压力升高,平台先稍有倾斜后逐渐平坦。电化学性能测试显示,最大放电容量基本呈线性递减;活化性能优异;高倍率放电性能先提高后稍有降低;循环稳定性得到改善。     

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。     

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。     

高温退火R0.67Mg0.33Ni3.0(R= La, Ce, Pr, Nd)贮氢合金电化学性能研究

采用Ce﹑Pr和Nd少量混合稀土部分替代La,采用感应熔炼及高温退火工艺制备(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)系列贮氢合金。结果表明,与La0.67Mg0.33Ni3.0合金相比较,混合稀土元素加入后对合金的相组成没有本质影响,(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)合金微观组织由主相PuNi3型结构与LaMgNi4第二相组成;随混合稀土加入和Pr含量x的增加,PuNi3型相晶体结构的晶胞体积和a轴减小,但c轴及轴比c/a增大。电化学性能测试结果表明,用混合稀土Ce﹑Pr和Nd少量替代La后均能明显改善合金的综合电化学性能,合金的电化学容量与La0.67Mg0.33Ni3.0合金(392.0mAh/g)比较虽略有下降,但随Pr含量x的增加,混合稀土合金电极容量有所提高(384mAh/g);经100次循环后,混合稀土合金电极容量保持率从La0.67Mg0.33Ni3.0合金时的64%提高到82%～83%,其高倍率放电性能则从78.4%提高到了89%～91%。     

Ti_（0.10）Zr_（0.15）V_（0.35）Cr_（0.10）Ni_（0.30）-10% LaNi_3复合物的电化学储氢特性及协同效应

为了改善钛钒基固溶体合金的电催化活性和动力学性能,采用两步电弧熔炼法制备储氢复合合金Ti0.10Zr0.15V0.35Cr0.10Ni0.30–10%LaNi3,利用X-射线衍射、场发射扫描电镜-能谱、电化学阻抗谱和恒流充放电测试技术系统研究该储氢复合合金电极的电化学性能与协同效应。结果表明：该复合合金的主相是BCC结构的钒基固溶体相和六方结构的C14Laves相,在复合过程中生成了第二相;复合合金电极的综合电化学性能较母体合金有显著改善;复合合金电极的活化周期为5周,最大放电容量为362.5mA·h/g,在233K时放电能力为65.84%;在活化、复合、任意循环及高、低温和高倍率放电过程中,该储氢复合合金电极的放电容量均存在协同效应;该复合合金电极的电荷转移电阻和交换电流密度均存在协同效应。     

Zr0.8Ti0.2（Ni0.6Mn0.2V0.2Cr0.05）x贮氢合金结构和电化学性能的研究

研究了Zr0.8Ti0.2(Ni0.6Mn0.2V0.2Cr0.05)x(x=1.8～2.4)贮氢合金中化学计量x对晶体结构和电化学性能的影响.结果表明随着x值的增大,合金中C14相含量逐渐减少,C15相含量逐渐增加,C14和C15相的晶格常数均线性减小;随着x值的增大,合金电极的活化性能提高,高倍率放电性能和放电容量均先升高,至x=2.2时达到最大值(最大放电容量为370 mAh/g);超化学计量合金电极的循环寿命随x值的增大而降低,但当x＜2.2时,经充放电循环500次以后容量保持率仍在80%左右.当化学计量值x等于2.2时,合金电极的综合电化学性能最好.     

热处理对La-Mg-Ni系贮氢电极合金性能的影响——显微组织及相分析

用冷坩埚磁悬浮熔炼方法制备铸态La0.7Mg0.3(Ni0.81Co0.15Al0.04)3.4贮氢电极合金,并在1173 K温度下热处理8 h得到热处理态合金,采用XRD、FESEM及EDS研究相结构、显微组织及相成分.Rietveld法全谱拟合分析表明,铸态及热处理态合金为多相结构,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.热处理后Ce2Ni7型主相含量从63.6%(质量分数)增加到70.1%,热处理还使各组成相的晶胞体积均有所增加.铸态合金的显微组织为板条状,热处理后板条状组织消失.FESEM结合EDS分析表明,热处理使铸态合金中的Ni相消失且出现富Mg相,同时使主要贮氢相间Ni元素和Mg元素的浓度差减小.     

元素Ti对贮氢合金ZrMn0．7V0．2CO0．1Ni1．2相结构和电化学性能的影响

研究了元素Ti对贮氢电极合金ZrMn0.7V0.2Co0.1Ni1.2的相结构、相组成以及电化学性能的影响。结果表明，对于合金Zr1-xTix(Mn0.7V0.2Co0.1Ni1.2)，其母体合金的主相为C15型Laves相，并含有少量的非Laves相Zr7M10；但随着掺Ti量的增加，合金中出现C14型Laves相，而且其含量逐渐增加；在x=0．1～0．2时，合金中还出现少量的TiNi相，而在x=0．4～0．5时，非Laves相Zr7M10和TiNi相全部消失，说明元素Ti大量的掺杂抑制了第二相的产生：而且随着Ti含量的增加，合金中的C15型和C14型Laves相的晶格常数逐渐减小。电化学测试结果发现，当含Ti量x=0．2时，合金有最大放电容量Cmax为354mAh／g，在放电电流为300mAh／g条件下，高倍率放电性能比母体合金提高了15％。     

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。