退火温度对La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six（x=0、0.1）合金电化学贮氢性能的影响

采用真空感应熔炼制备了La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Si x(x=0、0.1)电极合金,并将铸态合金进行真空退火处理,退火温度为900、950、1000和1050℃,保温时间为8h。用XRD分析了铸态及退火态合金的相结构,测试了铸态及退火态合金的电化学贮氢性能。结果表明,铸态及退火态合金均具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)2Ni7和LaNi5以及一个残余相LaNi3。退火处理未改变合金的相组成,但使两个主相的含量发生明显改变。合金主相的晶格常数及晶胞体积随退火温度的增加而增加。铸态及退火态合金均具有良好的活化性能,第1次循环即可达到最大放电容量。退火处理明显改善了合金的电化学循环稳定性,合金的放电容量随退火温度的升高先增加后减小。合金的高倍率放电性能(HRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)以及氢扩散系数(D)的测试表明,合金的电化学动力学随退火温度的升高先上升后降低。     

铸态La0.75Mg0.25Ni3.3Co0.2Six(x=0～0.2)电极合金的电化学与动力学性能

为了提高La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的电化学循环稳定性,添加少量的Si,用铸造工艺制备了La0.75 Mg0.25 Ni3.3 Co0.2 Six(x＝0、0.05、0.1、0.15、0.2)贮氮合金,分析并测试了其微观结构和电化学性能,以及高倍率放电能力,交流阻杭等动力学性能.结果表明,合金具有多相结构,主相...     

退火处理对A2B7型La0.63(Pr0.1Nd0.1Y0.6Sm0.1Gd0.1)0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1储氢合金相结构和电化学性能的影响

利用高频感应熔炼法制备La0.63(Pr0.1Nd0.1Y0.6Sm0.1Gd0.1)0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1储氢合金,对铸态合金在900℃下退火热处理24h。结构分析表明,铸态合金微观组织由CaCu5型结构、Ce5Co19型结构及Ce2Ni7型结构三相组成,而退火合金则是单相Ce2Ni7型结构。铸态和退火合金电极均具有良好的活化性能,退火合金电极放电曲线更为平坦和宽阔。两种合金电极腐蚀电位基本一致,但铸态合金电极腐蚀电流更大。合金经过退火后其电极循环稳定性(S100=83.5%)明显优于铸态合金电极(S100=69%)。在100次电化学充放电循环内,低容量充电时,退火合金电极容量不衰减,合金电极容量衰减的充电容量临界点为活化最大放电容量(Cmax)的90%。铸态和退火合金电极动力学性能差别不大,铸态合金电极高倍率放电主要由氢在其体相中扩散控制,退火合金电极高倍率放电则主要由其表面电荷转移控制。     

La1.5Mg0.5Ni7-xCux(x=0.1～1.2)贮氢合金电化学性能的研究

研究了Ce2Ni7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni7-xCux（x=0.1-1.2）的组织结构和电化学性能。当X=0．1—0．6时Cu元素部分替代Ni后可形成La2Ni7型相，x≥0．9时，合金中则有少量的未知相析出。合金MH电极电化学研究表明，随Cu元素量的增加，合金电极的最大放电容量从380mAh／g（x=0．1）下降至340mAh／g（x=1．2）；当x=0．3～0．9时合金电极的循环寿命较x=0．1时有一定的改善，合金电极交换电流密度（I0）和极限电流密度（I1）均以x=0．6为转折点先减小后增大。电极反应的动力学性能依Cu0．1〉Cu0．3〉Cu1．2〉Cu0．9〉Cu0．6的次序递减。     

La1.5Mg0.5Ni7-xCox(x=0～1.8)贮氢合金结构和电化学性能研究

La1.5Mg0.5Ni7-xCox(x=0～1.8)贮氢合金电极由高频感应熔炼加热处理制备得到.合金结构分析表明,合金主相为Ce2Ni7型结构,Mg原子分布在Ce2Ni7型单胞结构的Laves相单元中,而Co原子则分布在CaCu5单元中.随着合金中Co含量的增多,点阵参数和单胞体积呈增大趋势,氢化物变的更加稳定.合金的吸放氢平台在298K条件下介于1.01×103～1.01×104Pa之间,吸放氢滞后效应较小.合金电极的电化学分析表明合金具有390mAh/g以上的放电容量和良好的活化特性,Co元素不利于合金电极循环稳定性的改善,氢在合金中的扩散是电极反应的控制步骤.La1.5Mg0.5Ni7.0合金电极表现出较好的综合电化学性能.     

球磨La2Mg17与Ni复合合金的电化学贮氢性能研究

利用机械合金化法制备了La2Mg17+200%(质量分数)Ni复合储氢合金,并对不同球磨时间时合金的微观结构和电化学性能进行研究。结果发现,在球磨过程中Ni粉诱导了La-Mg-Ni非晶/纳米晶结构的形成。XRD和HRTEM结果共同表征了球磨80h时,合金中有Ni金属的存在,且XRD衍射峰强度较低,宽化严重,SAD为宽化的多环,表明形成非晶结构。电化学及其反应动力学测试结果发现,不同球磨时间的电化学反应的动力学控制机理是不同的。球磨60和80h后合金中不仅存在La-Mg-Ni非晶相,同时也有催化剂金属Ni,使合金的表面电荷转移反应电阻较小,氢在合金体相内的扩散系数D 和极限电流密度IL均最大,最终导致80h的放电容量为最大值948.3mAh/g。然而,当合金的球磨时间为100和120h时,合金粉化到纳米级,100h的电荷转移反应电阻Rct最大,合金表面电化学反应缓慢,且合金体相内的极限电流密度和氢扩散系数均最小,属于合金电解液表面间的电荷转移和氢向体相内扩散联合控制的过程,必然导致其放电比容量较小。     

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.     

退火对La0.75Mg0.25Ni3.5Cox（x=0，0.6）合金结构与电化学性能影响

为了改善La0.75Mg0.25Ni3.5Cox(x=0,0.6)合金电极的循环稳定性,对铸态合金在0.3MPa压力氩气保护下进行不同温度退火(1123、1223和1323K),保温时间均为10h.研究了退火温度对合金电化学性能的影响.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,铸态及1123K温度退火后合金主要由LaNi5、(La,Mg)2Ni7相及少量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)Ni3及(La,Mg)2Ni7相组成.电化学试验结果表明,随着退火温度增加,x=0及x=0.6的合金最大放电容量分别从铸态的343.7、319.2增加到1323K时的390.4、357.5mAh/g;同时退火改善合金的循环稳定性,100次充放电循环后,随着退火温度升高,x=0、0.6时合金的容量保持率(S100)分别从铸态的55.17%、58.22%增加到1323K时的76.66%、67.58%.     

La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx(x=0～0.3)贮氢合金的相结构及电化学性能的研究

研究了Al元素对合金La0．67Mg0．33Ni3．0中Ni的替代对舍金的微观组织结构及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明La0．67Mg0．33Ni3．0合金由PuNi3型(La，Mg)Ni3相和Ce2Ni2型(La，Mg)2Ni7相组成，Al元素加入后，开始出现CaCu5型LaNi5相，随着Al含量的增加，LaNi5相逐渐增多，当x=0．3时，LaNi5相成为合金的主相，合金La0．67Mg0．33Ni3．0中Al的X荧光元素面分布图像表明了Al元素主要进入LaNi5相中，说明Al是一种LaNi5相形成元素；电化学测试表明，随着Al含量的增加，合金的最大放电容量依次下降，4种合金的最大放电量分别为392、324、267和252mAh／g，活化次数变化不大(2～3次即可活化)，循环稳定性先增加后下降。     

La2Mg4-xCaxNi13贮氢合金的相结构与电化学性能

以La2Mg4-xCaxNi13合金为基础，研究了Ca部分替代Mg对合金相结构和电化学性能的影响。XRD和Rietveld分析表明，随ca替代量的增加，合金中MgNi2相含量逐渐减少，（La，Ca，Mg）Ni3相含量则先增加后减少；同时，ca的添加改变了La2Mg4-xCaxNi13合金中主相的晶格常数。电化学测试表明，ca部分替代Mg能够大幅提高合金电极的放电容量，其中La2Mg4-xCaxNi13合金具有最大的放电容量350．5mAh／g。     

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。     

熔体快淬对纳米晶和非晶Mg20Ni10-xCox(x≈0～4)合金电化学贮氢性能的影响

为了改善Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能,用Co部分替代合金中的Ni.用快淬工艺制备了纳米晶和非晶Mg20Ni10-xCox(x=0、1、2、3、4)贮氢合金,分析了铸态及快淬态合金的微观结构,测试了合金的电化学贮氢性能.研究了Co替代Ni及快淬工艺对合金电化学贮氢性能的影响.结果表明,Co替代Ni不改变合金的Mg2Ni主相,但形成了第二相MgCo2.在快淬(x=0)合金中没有发现非晶相,但快淬(x=4)合金显示了纳米晶、非晶结构,表明Co替代Ni提高了Mg2Ni型舍金的非晶形成能力.熔体快淬显著的改善了合金的电化学贮氢性能,合金放电容量和电化学循环稳定性均随淬速的增加而增加.     

化学镀铜对贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1电极性能的影响

采用化学镀铜的方法,对A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1进行表面包覆处理,系统研究了不同温度下表面包覆铜对La0.75Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1合金电极电化学性能的影响。结果表明:与未包覆相比,包覆后合金电极的高倍率放电性能、交换电流密度、氢的扩散速率和循环寿命均得到明显的提高,并且随着镀铜反应温度的升高而增大,但合金电极的最大放电容量有所降低。     

La0.7-xPrxZr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.45Fe0.1Al0.2 (x=0.00,0.05,0.10, 0.15,0.20)合金储氢及电化学性能研究

在Ar气保护下,采用高频感应悬浮炉制备La0.7-xPrxZr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.45Fe0.1Al0.2(x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20)合金,研究Pr替代La对合金电极电化学性能的影响。结果显示,所有合金主要由LaNi5和La2Ni7相组成,以Pr替代La后,LaNi5相和La2Ni7合金相的晶胞收缩,导致氢原子在合金电极体内扩散受限,合金电极的动力学性能下降。但由于Pr的抗腐蚀作用,合金电极循环稳定性增加,经过200次充放电循环后容量保持率分别从66.2%(x=0.00)逐渐增加到69.5%(x=0.05)、73.2%(x=0.10)、74.0%(x=0.15)和75.1%(x=0.20)。     

热处理对A5B19型La0.68Gd0.2Mg0.12Ni3.3CoO．3A10.1储氢合金微观组织和电化学性能的影响

用感应熔炼方法熔炼A5B19型La0.68Gd0.2Mg0.12Ni3.3CoO．3A10.1合金,并在密闭容器中对合金进行不同温度（1173-1273K）下保温16h的热处理,采用电感耦合等离子发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）、电子探针显微分析方法（EPMA）和电化学测试分析方法对比研究了退火温度对合金成分、微观组织和电化学性能的影响。结果表明,A5B19型合金组织主要由Ce5C019（Pr5Co19）型、PuNi3型和Ca-Cu5型等相组成,退火后舍金则形成以A5B19型（Pr5Co19和Ce5Co19）为主相的多相组织,随退火温度升高Pr5Co19型主相的相丰度逐渐增加,当T=1273K时其相丰度达到最大值87．8％（质量分数）,而Ce5Co19型相仅为0．78％（质量分数）。电化学分析测试表明,退火温度对合金电极的活化性能和大电流放电特性影响不明显,但对电极容量和循环稳定性影响较大。在T=1273K退火后,合金电极放电容量为373．01mAh／g,经100次充放电循环后其电极容量保持率（S100）为90．20％,表现出较好的电化学性能。     

快淬纳米晶/非晶Mg2-xLaxNi（x=0～0.6）电极合金的电化学贮氢性能

为了改善Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能,用La部分替代Mg,并用铸造及快淬工艺制备了Mg2-xLaxNi（x=0、0.2、0.4、0.6）电极合金,获得长度连续,厚度约为30μm,宽度约为25mm的薄带。用XRD、SEM和HRTEM分析了快淬合金薄带的微观结构,测试了合金薄带的电化学性能、电化学交流阻抗谱（EIS）及氢在合金中的扩散系数（D）。结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬La替代合金显示了以非晶相为主的结构,表明La替代Mg提高了合金的非晶形成能力。当x≤0.2时,La替代Mg不改变合金的Mg2Ni型主相,但出现少量的LaMg3及La2Mg17相。La替代及快淬明显改善合金的电化学贮氢性能。其中,Mg2La0.2Ni合金具有最佳的综合电化学性能。当淬速从0m/s（铸态被定义为淬速0m/s）增加到30m/s时,Mg2La0.2Ni合金的放电容量从197.2mAh/g增加到406.5mAh/g,20次充放循环后的容量保持率从52.7%增加到81.4%,高倍率放电能力从48.3%增加到56.8%,氢扩散系数（D）从8.12×10-12cm2/s增加到1.80×10-11cm2/s。     

退火温度对Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni储氢合金结构和电化学性能的影响

采用二步熔炼法制备了Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni复合储氢合金,并对其在不同温度(1023、1123和1223K)下进行退火热处理10h。用X射线衍射(XRD)、扫描显微镜(SEM)和电化学测试方法研究了退火温度对合金结构和电化学性能的影响。结果表明,铸态Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni复合合金由LaNi5相和少量的Mg2Ni相组成,而退火态合金由LaNi5相和(La,Mg)Ni3新相组成。合金的最大放电容量和高倍率放电性能随退火温度的升高呈现出先增强后减弱的变化规律,其中退火温度为1023K时,合金电极的上述性能均达到最佳。合金的容量保持率随退火温度的升高而单调地增大,60次充放电循环后容量保持率从铸态合金的86.6%增大到退火合金(1223K)的92.4%。     

镁元素对A5B19型La0.8-xGd0.2MgxNi3.3Co0.3Al0.1（x=0～0.4）储氢合金微观结构和电化学性能的影响

用高频感应熔炼法制备了稀土系La0.8-xGd0.2MgxNi3.3Co0.3Al0.1(x=0～0.4)储氢合金,并在氩气和1273K下对铸态合金进行退火处理,系统研究了用Mg部分替代La元素对合金微观组织和电化学性能的影响规律。合金相结构分析表明,合金组织主要由Pr5Co19型、PuNi3型、Ce2Ni7型和Ca-Cu5型相组成,随Mg含量增加,主相Pr5Co19型相含量先增加后减少,当x=0.15时达到最大值88.23%(质量分数)。电化学测试分析表明,随Mg含量的变化,合金电极最大放电容量和容量保持率均呈先增加后减小的规律,当x=0.15时,合金电极放电容量达到最大值377.9mAh/g,经100次充放电循环后其电极容量的保持率S100为90.2%,具有较好的电化学综合性能。     

快淬纳米晶Mg2Ni1-xCux(x=0～0.4)合金的贮氢动力学

用快淬工艺制备了纳米晶Mg2Ni型Mg2Ni(1-x)Cux(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)合金,研究了快淬工艺对合金结构及贮氢动力学的影响.用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的吸氢动力学性能,用程控电池测试仪测试了合金的高倍率放电性能(H...     

快淬纳米晶Mg2Ni型合金的贮氢性能

为了改善Mg2Ni合金的贮氢性能,用Cu部分替代合金中的Ni,用快淬工艺制备了纳米晶Mg2Ni型Mg20Ni10-xCux(x=0、1、2、3、4)合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的吸放氢动力学性能;用程控电池测试仪测试了合金电极的电化学贮氢性能。结果表明,所有的快淬态合金具有纳米晶结构,Cu替代Ni及快淬处理没有改变合金的Mg2Ni型主相。合金的吸放氢容量及动力学随淬速的增加而增加。此外,快淬处理显著地提高了合金的电化学贮氢容量,但使循环稳定性下降。