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。     

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%.     

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。     

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。     

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。     

退火温度对La_4MgNi_(17.5)Co_(1.5)贮氢合金结构和性能的影响

研究了不同退火温度对La4MgNi17.5Co1.5合金相结构及电化学性能的影响。XRD分析表明,合金主要由LaNi5相(CaCu5结构)和La4MgNi1 9相(Ce5Co19+Pr5Co19)组成,且退火温度的增加,可使La4MgNi1 9的相丰度和晶胞体积增大。但退火温度提高到1 173K时,La4MgNi1 9有所减少并出现富Ni相。电化学性能测试表明,随着退火温度提高到1 123 K,合金电极的最大放电容量(Cmax)明显增大,循环寿命(S100)和高倍率放电性能(HRD900)也得到了明显改善。但退火温度进一步提高到1 173K时,上述电化学性能均有所下降。如:Cmax和S100分别从铸态时的369.66mA·h/g和59.96%提高到1 123K时的375.33 mA·h/g和65.52%,然后又下降到1 173K时的312.44mA·h/g和62.82%。研究认为退火温度的提高可以改善成分的均匀性,提高La4MgNi1 9相的含量。但温度进一步提高则可能增加Mg的挥发,导致La4MgNi1 9相发生分解。     

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。     

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。     

热处理温度对AB_5型MlNi3.60Co0.85Mn0.40Al0.15贮氢电极合金微结构和电化学性能的影响

研究了铸态及经加热温度为 12 73～ 13 73K、保温时间 8h和水冷处理后AB5型MlNi3 .60Co 0 .85Mn0 .4 0Al0 .15贮氢电极合金的微结构和电化学性能。结果表明 :铸态合金的显微组织为典型的树枝晶结构 ,经 12 73K处理后合金的显微组织仍为树枝晶 ,但树枝结构不明显 ,经 13 73K处理后合金的显微组织为柱状晶 ;与铸态合金相比 ,经 12 73K处理后合金的活化性能降低 ,电化学容量和高倍率放电性能基本保持不变 ,循环寿命改善 ;经 13 73K处理的合金活化性能降低 ,电化学容量明显减小 ,高倍率放电性能降低 ,循环寿命显著改善。热处理引起合金电化学性能的变化与合金的微结构的改变有关     

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.     

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%。     

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%     

Effects of annealing treatment on the microstructure and electrochemical properties of low-Co hydrogen storage alloys containing Cu and Fe

The effects of annealing treatment on the microstructure and electrochemical properties of low-Co LaNi3.55Mno.35Co0.20Al0.20Cuo.75Fe0.10 hydrogen storage alloys were investigated.X-ray diffraction (XRD) analysis indicated that annealing treatment remarkably reduced the lattice strain and defects,and increased the unit-cell volume.The optical microscope analysis showed that the as-cast alloy had a crass dendrite microstructure with noticeable composition segregation,which gradually disappeared with increasing annealing temperature,and the microstructure changed to an equiaxed structure after annealing the alloy at 1233 K.The electrochemical tests indicated that the annealed alloys demonstrated much better cycling stability compared with the as-cast one.The capacity retention at the 100th cycle increased from 90.0％(as-cast) to 94.7％ (1273 K).The annealing treatment also improved the discharge capacity.However,the high rate dischargeability (HRD)value of the annealed alloy slightly dropped,which was believed to be ascribed to the decreased exchange current density and the hydrogen diffusion coefficient in alloy bulk.     

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。     

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.     

Effects of rapid quenching on microstructures and electrochemical properties of La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.55)Co_(0.45)B_x(x=0-0.2) hydrogen storage alloy

1 Introduction Ni-MH batteries have been used widely by virtue of several of their advantages, such as high capacity, capable of performing a high rate charge/discharge, high resistance to overcharging and over-discharging, a long cycle life, environment…     

快淬对La-Mg-Ni系A_2B_7型电极合金循环稳定性的影响

用熔体快淬工艺制备了La-Mg-Ni系A2B7型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,用程控电池测试设备测试了铸态及快淬态合金电极的电化学循环稳定性,研究了快淬工艺对合金结构及电化学循环稳定性的影响,探讨了电极合金的失效机理。结果表明,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。快淬处理可以显著改善合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。