无钴LaNi4.1Al0.3Mn0.4Si0.2Fex (x=0~0.4)储氢合金性能

采用电弧熔炼制备LaNi4.1Al0.3Mn0.4Si0.2Fex(x=0~0.4)储氢合金,借助XRD、SEM等分析LaNi4.1Al0.3Mn0.4Si0.2Fex合金的晶体结构和相组成,并研究合金的电化学性能。结果表明:合金主要由LaNi5单相组成,当x≥0.1时,在LaNi5主相上分布着些许灰色的第二相。随着LaNi4.1Al0.3Mn0.4Si0.2Fex(x=0~0.4)合金中Fe的加入量增加,合金最大放电容量由295.4mAh/g(x=0)降低到278.2mAh/g(x=0.4),活化次数也由10次增加到18次。同时合金200次循环后的容量保持率却由66.85%(x=0)提高到93.33%(x=0.4)。     

La(1-x)MgxNi4.25Al0.75(x=0-0.3)合金的结构与储氢性能研究

采用三步感应熔炼法制备了La(1-x)MgxNi4.25Al0.75 (x=0.0,0.1,0.2,0.3) 储氢合金,对该系列合金的晶体结构和储氢性能方面进行了研究。晶体结构和相分析结果表明,当x=0.0和0.1时,合金由单一的LaNi4Al相组成;而x=0.2和0.3时,合金由LaNi4Al相, (La,Mg)Ni3相和AlNi3相构成。随着Mg含量x从0.2增至0.3时,合金的第二相丰度和吸/放氢平衡压明显升高,同时储氢容量减小。研究发现,当Mg添加量x=0.1时,合金除具有良好的储氢容量和低平台压外,其吸氢动力学性能更好。     

少量Si对无钴AB5型储氢合金性能的影响

采用电弧熔炼制备了La(NiAlMn)5-xSix(0≤x≤0.35)合金.借助XRD,SEM等分析了La(NiAlMn)5-xSix储氢合金的晶体结构和相组成,并研究了合金的电化学性能.结果表明:当x≤0.3时合金由LaNi5单相组成;当x=0.35时合金由主相LaNi5和第二相LaNi3构成.随着Si含量的增加,合金储氢量和放电容量减少.但是循环稳定性得到了改善.经300次充放电循环,合金在x=0.35时的容量损失率为19.4%.这是因为Si的加入使得合金的抗氧化性,耐腐蚀性得到了改善.     

Hydrogen Storage Properties of Co-free La-Mg-Ni-Based Alloys

在Ar气保护下采用磁悬浮感应熔炼方法,制备无CoLa1.8Ti0.2MgNi9-xAlx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金,系统研究Al取代Ni对合金的结构及贮氢性能的影响。所有合金均包含LaMg2Ni9相,当Al含量x≥0.1,La(Ni,Al)5相取代LaNi5相、LaNi3相消失、LaNi2相出现。测试合金的焓变值与LaNi5合金(–30.6kJ/molH2)相近。Al取代Ni不仅提高合金电极的放电容量,而且改善循环稳定性及电化学动力学性能。La1.8Ti0.2MgNi8.7Al0.3合金贮氢性能较好,30℃下有效吸氢质量分数为1.32%;最大放电容量达到340mAh/g;1400mA/g放电电流密度下高倍率放电性能HRD1400高达79.8%;经100次充放电循环放电容量保持率为60%。     

Al对La—Mg-Ni系贮氢合金电极电化学性能的影响

采用固相扩散法制备La0.7Mg0.3Ni3.5-xAlx(x=0,0.1,0.3,0.7,1.0)和La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.7-xAlx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氧合金,采用X射线衍射、能谱分析及循环伏安等方法分析含金的相结构和电极电化学性能,研究元素Al替代对合金电化学性能的影响.结果表明:合金由LaNi5、La2Ni7和LaNi3三相组成,随着Al替代量的增加,La2Ni7相晶胞逐渐膨胀,LaNi5相大量减少,LaNi3相增加,La2Ni7相有利于合金电化学性能的提高,然而过高的Al含量会对合金的放电性能带来不利影响.La0.7Mg0.3Ni3.4Al0.1和La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.6Al0.1合金电极的最大放电容量分别为354.5 mA·h/g和373.1 mA·h/g.循环伏安测试显示较明显的氧化峰和还原峰,且峰电位差较小,反映合金电极较好的吸放氢反应可逆性.     

La0.8-xRExMg0.2Ni3.2Co0.6储氢合金的结构及电化学性能

通过感应容炼制备了La0.8-xREMg0.2Ni3.2Co0.6(RE=Sm,Dy,0≤x≤0.3)合金.采用X射线衍射分析了该合金的晶体结构,并研究了其电化学性能.结果表明:该合金是由LaNi5主相和LaNi3第二相构成;随着Sm(Dy)取代La量的增加,合金主相单胞体积线性收缩,合金储氢量和放电容量减小,当Sm(Dy)取代量分别为0.1、0.2、0.3时,合金容量由380 mA·h/g分别减小到370(362)、355(334)、329(295)mA·h/g,但高倍率放电能力和循环稳定性得到改善,100次循环后的容量损失率由20%分别降低到18%(17%)、16%(14%)、13%(11%).     

La0.8-χREχMg0.2Ni3.2CO0.6储氢合金的结构及电化学性能

通过感应容炼制备了La0.8-xREMg0.2Ni3.2Co0.6(RE=Sm,Dy,0≤x≤0.3)合金.采用X射线衍射分析了该合金的晶体结构,并研究了其电化学性能.结果表明该合金是由LaNi5主相和LaNi3第二相构成;随着Sm(Dy)取代La量的增加,合金主相单胞体积线性收缩,合金储氢量和放电容量减小,当Sm(Dy)取代量分别为0.1、0.2、0.3时,合金容量由380 mA·h/g分别减小到370(362)、355(334)、329(295)mA·h/g,但高倍率放电能力和循环稳定性得到改善,100次循环后的容量损失率由20%分别降低到18%(17%)、16%(14%)、13%(11%).     

V_3TiNi_(0.56)Al_(0.2)Cr_x(x=0～0.3)贮氢合金的微结构及电化学性能

采用自蔓延高温合成法制备V3TiNi0.56Al0.2Crx(x=0～0.3)贮氢合金,经XRD和电化学测试等研究Cr添加量对合金微结构及电化学性能的影响。结果表明:当x为0、0.1和0.2时,V3TiNi0.56Al0.2Crx合金均由V基固溶体主相和TiNi相组成;当x=0.3时,合金由V基固溶体主相和具有六方结构的C14型Laves相组成;随着Cr含量的增加,合金主相的晶胞常数和晶胞逐渐减小;添加Cr以后,合金电极的最大放电容量降低,对活化性能基本没有影响;此外,添加Cr可使合金循环性能得到明显改善,V3TiNi0.56Al0.2Cr0.3合金经过10次充放电循环后,容量保持率为99%,大电流放电性能最好;随着Cr含量的增加,合金中氢的扩散系数逐渐增大。     

Improved Cycle Stability of La0.75-xPrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1 (x=0-0.4) Electrode Alloys by Melt Spinning

为了改善 La-Mg-Ni 系 A2B7型电极合金的电化学循环稳定性,用 Pr 部分替代合金中的 La,并用熔体快淬工艺制备了La0.75-xPrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)电极合金。用 XRD、SEM、TEM 分析了铸态及快淬态合金的微观结构。结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括 2 个主相(La,Mg)Ni3及 LaNi5和 1 个残余相 LaNi2。熔体快淬导致 LaNi5相增加而(La,Mg)Ni3相减少。电化学测试结果表明,熔体快淬显著地提高合金的电化学循环稳定性。当淬速从 0 m/s (铸态被定义为淬速 0 m/s)增加到 20 m/s 时,x=0 合金 100 次充放循环后的容量保持率从 65.32%增加到 73.97%,x=0.4 合金的容量保持率从 79.36%增加到 93.08%。     

Al元素对储氢合金RE0.8Mg0.2(Ni0.85-xCo0.15Alx)3.5的结构及电化学性能的影响

用感应熔炼法制备了La0.5Pr0.2Nd0.1Mg0.2(Ni0.85-xCo0.15Alx)3.5(x=0.01～0.04)合金,并在氩气气氛下,用900℃退火处理.XRD分析表明,合金有两个主相:La2Ni7相和LaNi5相,晶轴比c/a随着Al含量的增大而增大.电化学测试表明,放电容量随着Al含量的增大而减小,由x=0.01时的394.6 mAh/g下降到x=0.04时的380.6 mAh/g,充放电循环衰减速率由x=0.01时的-0.32 mAh/(g·cycle)降为x=0.04时的-0.20 mAh/(g·cycle),合金的倍率性能随着Al含量的增大而降低,当放电电流密度为1200 mA/g时,高倍率性能由x=0.01时的61%降为x=0.04的35%.研究表明,当x≤0.02时不仅保持了合金的高容量,而且明显改善了合金的循环性能.     

快速凝固LaMg_(0.25)Ni_(4.0-x)Co_(0.75)Al_x(x=0～0.3)合金的相结构与电化学性能

对LaMg_(0.25)Ni_(4.0-x)Co_(0.75)Al_x(x=0~0.3)系列合金进行了快速凝固处理(15m/s),系统研究了该条件下Al部分替代Ni对合金相结构和电化学性能的影响。XRD分析结果表明,合金主要由La4MgNi19相(A5B19型)和LaNi5相(CaCu5型)相组成,两相的晶胞体积(V)和LaNi5相的相丰度均随x的增加而增大。电化学性能测试表明,x的增加,会使合金的活化性能、最大放电容量以及高倍率放电性能(HRD)下降,但循环稳定性有明显改善,如100次循环后的容量保持率(S100)从x=0的59.07%提高到了x=0.3合金的85.99%。研究认为,合金中较高吸氢相(A5B19型)随x的增加而减少是导致合金电极最大放电容量下降的主要原因,而循环寿命的改善则是由于Al含量的增加降低了合金颗粒的吸氢体积膨胀率,同时减小了两种吸氢主相在吸放氢过程中产生的内应力,从而降低了合金电极的粉化程度所致。     

La_(1-x)Mg_xNi_(4.25)Al_(0.75)(x=0.0,0.1,0.2,0.3)合金的结构与储氢性能（英文）

采用三步感应熔炼法制备了La_(1-x) Mg_xNi_(4.25)Al_(0.75)(x=0.0,0.1,0.2,0.3)储氢合金,研究了该系列合金的晶体结构和储氢性能。结果表明,当x为0.0和0.1时,合金由单一的La Ni4Al相组成;而x为0.2和0.3时,合金由La Ni4Al相,(La,Mg)Ni3相和AlN i3相构成。随着Mg含量x从0.2增至0.3时,合金的第二相丰度和吸/放氢平衡压明显升高,同时储氢容量减小。研究发现,当Mg添加量x=0.1时,合金除具有良好的储氢容量和低平台压外,其吸氢动力学性能更好。     

Al替代Mg对La2MgNi7.5Al1.5贮氢合金相结构和电化学性能的影响

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5(x=0.0,0.1,0.3,0.5)合金的相结构和电化学性能.XRD结果和EPMA观察表明,少量的Al替代Mg(x=0.1)不改变La2MgNi7.5Co1.5合金的相组成,合金仍然由LaNi3相和αLa2Ni7相组成,然而La2Mg0.9Al0.1Ni7.5Co1.5合金中LaNi3相的丰度明显下降,αLa2Ni7相的丰度则增加,较多的Al替代Mg改变了La2MgNi7.5Co1.5合金的相组成并导致合金中LaNi3相消失,La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5合金中Al含量的变化对合金中不同相晶胞参数的影响不相同.此外,少量的Al替代Mg(x=0.1)几乎不降低La2MgNi7.5Co1.5合金的贮氢容量和最大电化学放电容量,但随La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5合金中Al含量的增加,合金的贮氢容量、最大电化学放电容量和活化性能不断下降,Al替代Mg能明显提高La2MgNi7.5Co1.5合金的电化学循环稳定性,对提高该合金电极的高倍率放电性能也是有利的.     

硼添加对La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金的微结构及电化学性能的影响

系统研究了贮氢电极合金La0.7Mg0.3Ni2.65Co0.75Mn0.1Al0.2B,x(x=0,0.02,0.04,0.08)的微结构与电化学性能.XRD结果显示,所有合金均由(La,Mg)Ni3相与LaNi5相组成,B含量的增加导致(La,Mg)Ni,3相的丰度不断增加,相应地LaNi5相的丰度逐渐下降.此外,合金的晶格参数与晶胞体积均随B含量的增加而减小.电化学测试分析表明,B的添加可以显著改善合金电极的高倍率放电性能,当B含量为0.04时达到最佳.微量B的加入对合金的循环稳定性能与活化性能影响很小,但降低合金电极的最大放电容量.此外还采用线性极化与阳极极化对合金电极的动力学性能进行了进一步研究.     

A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx（x=0-0．3）合金相结构及电化学性能

采用感应熔炼方法制备了A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx（x=0，0．02，0．06 0.1，0．3）四元贮氢合金，系统研究了Al元素部分替代Ni对A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5合金相结构及电化学性能的影响。X射线衍射（XRD）分析表明：La0.75Mg0.25Ni3．5由单一La2Ni7相组成：Al元素加入后，开始出现CaCu5型LaNi5相，当x=0．3时，LaNis相成为合金的主相。Rietveld分析表明：随着Al含量的增加，LaNi5相逐渐增多，Al的加入利于CaCu5型LaNi5相的形成。电化学测试表明：Al替代Ni对A2B7型合金La0.75Mg0.25Ni3．5电极活化性能影响不大：而最大放电容量随Al在La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx，合金中替代量的增加而减小。当放电电流密度为1600mA／g时，合金的倍率放电性能由68.8％（x=0）增加到81．16％（x=0．1）然后减小到65．67％（x=0.3）。此外，La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx合金电极循环稳定性先增加而后下降。x=0．06时合金电极容量保持率最大（S100=85.21．％）。     

La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx贮氢合金的相结构和电化学性能

研究了Mn替代Ni对La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx(x=0,0.3,0.6,0.9)贮氢合金相结构和电化学性能的影响。XRDRietveld全谱拟合分析表明:Mn替代改变了合金的物相组成和物相的丰度。LaNi3相消失,αLa2Ni7相丰度的变化表现为先增加(x=0,0.3)后减少(x=0.6,0.9),LaMgNi4相和La5Ni19相的丰度则随合金中Mn含量x的增加而增加。Mn替代Ni降低了合金的贮氢容量、最大电化学放电容量和活化性能,La2Mg0.9Al0.1Ni7.2Co1.5Mn0.3合金电极表现出最好的电化学循环稳定性,合金的高倍率放电性能随Mn含量的增加降低,这归因于交换电流密度(I0)和氢扩散系数(D)的降低。     

快速凝固制备La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金的相结构和电化学性能

采用感应熔铸+退火处理(常规冷速)及快速凝固方法制备了La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金.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.X射线衍射分析表明,冷却速率对合金的相组成影响不大,但对各相丰度影响明显.随着冷却速率的增加,合金中的LaNi5相(CaCu5型结构)丰度增加,LaNi3相(PuNi3型结构)丰度减少.EPMA分析表明,快速凝固方法制备的La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金为扁平状晶粒组织.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.随冷速的增加,合金的最大放电容量减小,合金电极的循环稳定性改善明显,铜辊线速度为15 m/s时容量保持率达到97.03%.     

快淬对La0.7Mg0.3Co0.45Ni2.55-xCux (x=0-0.4)电极合金微观结构及电化学性能的影响

应用铸造及快淬工艺制备了La0 7Mg0.3Co0.45Ni2.55-xCux (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)贮氢电极合金,研究了快淬工艺对合金微观结构及电化学性能的影响.XRD,SEM及TEM的分析结果表明,铸态及快淬态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相,LaNi5相以及LaNi2相.快淬对合金的相组成没有明显影响,但显著地改变了合金的相丰度.快淬还显著地改善合金的成分均匀性,并使合金的晶粒明显细化.电化学测试的结果表明,快淬大幅度提高合金的电化学循环稳定性,但使合金的放电容量和活化性能下降.快淬对合金的放电电压特性具有明显的影响,当淬速大于15m/s时,快淬降低合金的放电电压,并使放电平台的斜率明显增大.     

Zr替代La对快淬态A2B7型电极合金结构及电化学性能的影响

用铸造及快淬工艺制备了A2B7型电极合金,合金的名义成分为La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)。深入研究了Zr替代La对合金微观结构及电化学性能的影响。用XRD、SEM、TEM分析了合金的结构。结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,含有两个主相(La,Mg)Ni3和LaNi5以及一个残余相LaNi2。Zr替代La使合金中LaNi5相明显增加,并促进快淬态合金中形成非晶相。电化学测试的结果表明,Zr替代La明显降低合金的放电容量,但显著改善合金的电化学循环稳定性。当Zr含量小于0.1时,合金的放电容量随淬速的增加而先增加后减小,合金的循环稳定性随淬速的增加而单调增加。     

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%