La对不包覆La_xMm_(1-x)(NiCoMnAl)_5合金电化学性能的影响

研究了Ｌａ含量对贮氢合金ＬａｘＭｍ１－ｘ（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５的电化学性能的影响。结果表明：随着Ｌａ含量的增大,合金的活化性能、放电容量、高倍率充放电性能均提高。荷电保持能力先增后减,充放电循环寿命降低。该合金的１Ｃ最大放电容量大于３００ｍＡｈ／ｇ。     

Ml_xMm_(1-x)(NiCoMnTi)_5贮氢合金的电化学性能和Rietveld分析

在ＡＢ５型混合稀土－镍系贮氢多元合金的研究中，为设计高性能价廉的ＡＢ５型贮氢电极合金，人们对其Ｂ侧多元合金化和Ａ（＝ＲＥ）侧稀土组元分别进行了系统的研究。本文通过对ＲＥ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５合金中稀土组元（ＲＥ＝ＭｌｘＭｍ１－ｘ）进行组合优化研究，主要依赖于市售的混合稀土金属（Ｍｌ和Ｍｍ）原材料，利用不同种类的混合稀土中Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ和Ｐｒ组元相应变化，来调整其稀土成分。结果表明，Ｍｌ∶Ｍｍ比例对其电化学性能有显著影响。Ｍｌ０．８５Ｍｍ０．１５（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５对应合金具有最高放电容量为２８０ｍＡｈ／ｇ和较好的循环寿命，而合金电化学性能与相应的结构有关。因此，采用Ｒｉｅｔｖｅｌｄ法（多晶衍射图形拟合法）对其精细结构分析具有重要意义。分析表明，合金仍保持母体合金ＬａＮｉ５的ＣａＣｕ５型六方晶系结构，空间群为Ｐ６／ｍｍｍ；合金中Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ（１ａ）－Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ（２ｃ）键长对其电化学容量起决定作用     

稀土贮氢合金的相结构研究

根据合金化原理,从合金相结构的角度,探讨合金优化时相结构对电极性能如放电容量和循环寿命等方面的影响。具有ｈＰ６－ＣａＣｕ５型结构的单相ＬａＮｉ５存在一个大的均相区,并为吸氢提供大量的四面体和八面体间隙位置。快凝下非化学计量ＡＢ５＋ｘ贮氢合金,由于过剩Ｂ原子的插入而产生各向异性变形晶体点阵也即ａ轴减小ｃ轴增加。经退火后变形晶体点阵得以弛予形成双相合金。面心立方ＮｉＣＯ３和六方的ＭｏＣＯ３相有利于电极综合性能的提高。对于富稀土混合稀土贮氢合金,ＭｍＮｉ（Ｍｍ：混合稀土）相在晶界择优沉淀,抗氧化能力降低;而贫稀土的合金ＡｌＮｉ３在晶界择优沉淀,大大地降低放电容量和循环寿命。原位Ｘ射线衍射方法是研究气相吸放氢等温过程及原位相结构点阵膨胀的有效方法。     

AB_2和AB_5型贮氢合金的表面处理

贮氢合金的表面性质对于它的电化学应用极为重要。锆基ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相贮氢合金具有容量高、寿命长的优点,但活化性能和大电流极电能力差,影啊了Ｌａｖｅｓ相贮氢合金在ＭＨ－Ｎｉ电池中的应用;ＡＢ５贮氢合金具有活化性能好、容量在２６０ｍＡｈ／ｇ～３２０ｍＡｈ／ｇ之间,是目前国内、日本国ＭＨ－Ｎｉ电池负极的主干材料,结合本实领室的工作,分析了贮氢合金表面与电极性能的关系,综述和比较了近年来对ＡＢ２和ＡＢ５型贮氢合金表面处理的研究情况。     

稀土贮氢合金 RE(NiCoMnAl)_5 的相结构与电容量关系

研究了ＡＢ５型稀土贮氢合金ＲＥ（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５在Ａ侧组分改变下的相结构与电化学性能之间的关系。结果表明：在Ａ侧Ｎｄ（或Ｐｒ）＝０．２时Ｌａ０．８ＲＥ０．２（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５合金的放电容量达最高值（３２０ｍＡｈ／ｇ）;Ｌａ１－ｘＮｄｘ（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５合金的晶胞体积随组分ｘ呈线性减小,少量的Ｎｄ替换对放电容量有良好的影响;退火处理改善了合金的放电容量,但起始活化较慢,可能与表面氧化物的生成有关;快凝条件下晶体织构生长及一次枝晶细化,因而有利于电化学综合性能的提高。     

La_(0.75)Nd_(0.05)Pr_(0.2)B_5 电极性能的研究

通过对制备好的ＬａｘＮｄｙＰｒ１－ｘ－ｙＢ５系列合金放电容量的初步测定，发现所设计合金放电容量均在２７６ｍＡｈ／ｇ～３０１ｍＡｈ／ｇ之间。为评价所设计合金的综合性能，本文选取其中一种成分即Ｌａ０．７５Ｎｄ０．０５Ｐｒ０．２Ｂ５，采用ＳＥＭ、ＸＰＳ等测试手段，对合金循环寿命、表面状态，ＰＣＴ曲线等性能进行了测定。测定结果表明，合金的表面状态对其活化速度具有一定影响，金属Ｎｉ弥散分布在Ｌａ２Ｏ３基体上，有助于氢的吸附和解析，使合金活化速度加快。此外，对合金粒度与放电容量、循环寿命间关系的研究表明：粒度分布在１００目～３００目间和５００目以下的合金放电容量较高，但大颗粒合金较小颗粒合金循环寿命长     

稀土贮氢合金织构生长特性的研究

用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析方法,探讨了ＡＢ５ 型稀土贮氢合金在不同冷却速度下织构生长特性及其对电极性能的影响。研究结果表明：在普通快冷条件下,具有不同成分的贮氢合金锭呈不同的织构生长特性,一般具有（１０１）＋ （００２）晶面择优取向,平行于冷却面也即柱状晶生长方向,并可获得较高的放电容量;在快速凝固下制得的贮氢合金,其表面呈强的（０００２）基极织构也即ｃ轴织构。这与不含Ｍｎ 的稀土贮氢合金即Ｍｍ Ｎｉ３．５Ｃｏ０．７ Ａｌ０．８合金锭的柱状晶结构具有强的ｃ轴织构取向以及定向凝固合金在不同冷却速率下的织构取向相一致     

混合稀土贮氢合金 Mm_x(Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3)化学配比x对电化学性能的影响

研究了成分为Ｍｍｘ（Ｎｉ３．５５Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３）的贮氢合金（０．８０≤ｘ≤１．２５,Ｍｍ为混合稀土金属元素Ｌａ,Ｎｄ,Ｐｒ）化学配比ｘ对其电化学性能的影响。在ｘ＝０．８０～０．９５范围内和电流密度为０．２Ａ／ｇ－１下,放电比容量随合金晶胞体积的增大而增加。在相对贫稀土的混合稀土合金中,由于形成了相对不稳定的氢化物相,因而具有较大的电催化活性以及较高的放电比容量,如ｘ＝０．８０,０．９０和０．９５的贮氢合金。采用适当化学配比ｘ的混合稀土贮氢合金,电化学性能可以得到很大改善,同时价格也较便宜,具有实用前景。     

稀土系AB_5型贮氢电极合金材料优化设计原理

着重研哭了ＡＢ５型合金中Ａ侧稀土组元的作用,并对合金的各个侧面进行系统的优化研究（Ａ－混吕稀土或纯稀土组元;Ｂ－镍及镍代元素的总称）。贮氢电极合金的电化学性能与其成分、结构和组织密切相关。ＡＢ５型多元电极合金研究过程中,在成分方面,向多元合金化发展,既降低了合金成本,又改善了材料性能;在结构上,合金偏离ＡＢ５结构,发展非化学计量比合金;在显微组织上,从主相向“主相＋辅相”发展,有效地改善了合高倍率放电能力。主要采用多元合金化方法来提高合金的循环寿命和采用混合稀土（Ｍｍ、Ｍｌ、Ｌｍ）代替纯Ｌａ来降低合金成本,以达到实用化的要求。系统地研究子稀土组元ＲＥ＝Ｌａ１－ｘ－ｙ－ｚＣｅｚＮｄｙＰｒｚ对ＲＥ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５合金电化学性能的影响,为描述稀土组元的综合效应,引入四组元受约束的成分四边形来表达Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ和Ｐｒ成分变化,在此基础上,作出合金的电化学性能综合图,为筛选稀土组元的最佳组成提供依据。由于纯Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ和Ｐｒ价格昂贵,工业生产中不宜直接应用以上的研究结果,本研究口进一步采用们廉的富镧混合稀土和富混合稀土按适当比例配制,以获得所需成分要求的合金,基于前面已优化Ａ和Ｂ侧的结果,进一步研究化学计     

快淬Mm(NiCoMnTi)_5贮氢合金的温度特性及其机理探讨

采用快淬工艺可明显提高合金的综合性能特别是合金的循环稳定性，因而与快淬技术相关的研究如纲米晶贮氢材料等越天越显元出其实用价值，采用快淬工艺制备的ＭｍＮｉ３．８Ｃｏ０．６Ｍｎ０．５５Ｔｉ０．０５贮氢合金的室温（２５℃）下的电化学性能及其结构已有报道，但还没有刘其温度特性进行研究。本文应用单辊法制备了成分为ＭｍＮｉ３．８Ｃｏ０．６Ｍｎ０．５５Ｔｉ０．０５的贮氢合金，并应用三用极法测量了该合金任不同漫度下的电化学特性，如活化速度、放电容量、高倍率放电能力以及循环稳定性。实验发现，温度对该合金的电化学性能有着非常大的影啊：温度越高，合金的活化速度越高，循环稳定性则越低；合金的放电容量随温度的升高而增大，但达到一定温度（如３５℃）后，放电容量将呈下降趋势。对温度与合金的电化学性能之间的关系也进行了理论分析。     

La替代Mm对无钴AB5型贮氢合金性能的影响

用铸造及快淬工艺制备了无钴AB5型LaxMm1-x(NiMnSiAlFe)4.9(x=0、0.45、0.75和1.00)贮氢合金,研究了La替代量x对合金性能的影响。La替代Mm,可以提高合金的放电容量,当x从0增加到1.00时,铸态合金以60 mA/g恒流充放电的容量从273.5 mAh/g增加到304.5 mAh/g,10 m/s淬速快淬态合金的容量从236.8 mAh/g增加到300.3 mAh/g。La替代Mm,对铸态合金的循环寿命没有显著影响,但使快淬态合金的循环寿命下降。     

Fe杂质对AB_5型储氢合金电性能的影响

研究了混合稀土中的铁杂质对混合稀土一镍系储氢合金Mm(NiCoMnAl)_5电性能的影响,当铁在稀土中的含量小于0.4w％时,对AB_5型储氢合金的容量、循环寿命、电压平台等性能无明显影响,当Fe在稀土中的含量达0.4w％时,储氢合金的活化性能稍有降低。XRD分析结果表明,稀土中铁含量不超过0.4w％时,合金均为单相CaCu_5型结构,且其晶胞参数均没有改变,SEM结合EDS分析结果表明,稀土中铁含量为0.4w％的合金与稀土中铁含量为0.084w％的合金相比,二者的表面形貌和微观组织均无明显区别。     

贮氢合金组成对电极性能的影响

本文研究了混合稀土MmBx贮氢合金B组分的钴含量和Mm(Ni_(0.70)Co_(0.16)Mn_(0.08)Al_(0.06))_x的配比数x对P-C-T曲线平衡氢压、放电容量和电池的循环使用寿命的影响。     

La-Mg-Ni型复合物合金的相结构及电化学储氢性能研究

用机械球磨法合成了新型的复合物合金La0.7Mg0.3Ni3.4(MnAl2)0.1—x wt.%Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3(x=5–50)。XRD分析结果表明,所有的合金化合物除了主相(LaMg)Ni3和LaNi5以外,当x=30,50时,合金中出现了BCC相和C14 Laves相。复合物合金的最大放电容量随着x的增加有所降低,随着Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3添加量的增加,复合物合金的循环稳定性有了极大的提高。此外还系统的研究了高倍率放电(HRD)随着Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3添加量的增加的变化。     

微包覆铜贮氢合金电极的研究

对比研究了表面微包覆铜与未包覆的AB_5型混合稀土贮氢合金电极的电性能.实验结果表明,表面微包覆铜贮氢电极在放电容量、高倍率放电、自放电和循环寿命性能方面均有明显改进.化学镀铜微包覆处理的操作工艺简便,费用低廉.     

La0.75Mg0.25Ni3.1-xCo0.4Alx合金的微观结构及性能

通过铸造工艺制备La0.75Mg0.25Ni3.1-xCo0.4Alx(x=0、0.05、0.10、0.15和0.20)贮氢合金,并对x=0.10的合金进行退火处理。分析了Al替代量x和退火温度对合金的影响。合金均含有(La,Mg)Ni3相(PuNi3结构)、LaNi5相和一定量的LaNi2相。铸态合金中LaNi5相的量由x=0时的14.28%增至x=0.20时的24.07%。Al的替代提高了合金的循环稳定性,但比容量由x=0时的398.7mAh/g降至x=0.20时的350.1mAh/g。合金均有优良的活化性能。在900℃下的退火处理,使合金的容量和循环稳定性得到提高。     

La-Mg-Ni系贮氢合金的性能研究

对La-Mg-Ni系(PuNi3型)La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Cux(x=0,0.2)贮氢合金进行了快淬处理,研究了快淬工艺对合金结构及电化学性能的影响。结果表明:合金主要由(La,Mg)Ni3相、LaNi5相以及少量的LaNi2相组成,各相的量与淬速有关。当x=0.2时,淬速从0 m/s增加到30 m/s,合金的放电容量从390 mAh/g下降到350 mAh/g,循环寿命从82次提高到116次,但快淬工艺对La-Mg-Ni系贮氢合金循环寿命的提高非常有限。     

La0.7Mg0.3Ni2.5+xCo0.5贮氢合金的性能研究

用熔炼法制备了La0.7Mg0.3Ni2.5 xCo0.5(x=0,0.1,0.2,0.3)贮氢合金.采用X射线衍射和三电极测试体系研究了合金的相结构、贮氢性能和电化学性能.结果表明:该系列合金均由(La,Mg)Ni3相、LaNi5相及少量杂质相组成;合金的贮氢容量随x值的增大而增加,当x=0.3时,贮氢容量达到1.42%,合金的最大放电容量可达377.5 mAh/g.该系列合金的活化性能较好(活化次数均为1次).随着x值的增加,合金的平台性能和稳定性能减弱.     

车用金属氢化物-镍电池负极材料的性能

通过粉末烧结法制备不同前驱体LaNi5/LaMgNi4物质的量比(x)的车用金属氢化物-镍电池用La-Mg-Ni储氢合金,研究x对合金物相组成、显微组织和电化学性能的影响.储氢合金在x=0.75和0.95时,由(La,Mg)5Ni19和(La,Mg)2Ni7相组成;x=1.20时,为(La,Mg)5Ni19单相;x=1...     

充放电制度对La-Mg-Ni合金电极性能的影响

采用不同电流进行充放电测试,研究充放电制度对La0.75 Mg0.25 Ni3.5Cox(x=0、0.2、0.4和0.6)合金电极电化学性能的影响.随着电流的增加,合金的最大放电容量降低.在600 mA/g时合金的循环寿命长于100 mA/g时.X射线光电子能谱(XPS)的结果表明,在KOH电解液中,电极失效的主要原因是合金中La和Mg元素的腐蚀和氧化.