合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox（x=0、2、4、6）的组织结构及电化学性能研究

研究了合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mo x(x=0、2、4和6)的相结构及电化学性能。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves相组成。电化学测试结果表明,合金的放电容量随着Mo含量的增加先增大后减小。在x=2时,合金具有最大的放电容量408.3mAh/g,20次循环后容量保持率为83.2%。合金的高倍率放电性能随着Mo含量和电流密度的增加而降低,x=2时,合金的倍率放电性能最好。     

镍氢电池负极材料V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mo_x(x=0.02~0.08)的结构和电化学性能

为了改善镍氢电池负极材料的循环稳定性能,采用真空感应电弧熔炼炉制备了V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mo_x(x=0.02~0.08)合金,分析了不同含量的Mo替代Ni之后对合金电极的组织结构及电化学性能的影响。研究结果表明,电极材料主要由BCC结构的V基固溶体主相和Ti Ni二次相组成,随着合金中Mo替代Ni含量x由0.02增加到0.08,合金电极的放电容量先增加后降低,合金电极的循环稳定性能以及电化学动力学性能先得到改善而后降低,合金电极的综合性能均在x=0.04时达到最好。     

V_(1.95)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_(0.05)Al_xFe_y(x,y=0～0.05)贮氢合金的组织结构和电化学性能

为了获得有较高电化学放电容量和良好循环稳定性的V基固溶体贮氢电极合金,采用感应熔炼方法制备了一系列含Al和Fe的V基贮氢电极合金V1.95Ti0.5Cr0.5NiO0.05AlxFey(x,y=0~0.05),通过X射线衍射、金相显微镜和电化学测试等手段研究了添加不同含量的Al和Fe对合金显微组织和电化学性能的影响。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和TiNi基第二相组成。电化学测试表明,增加Al含量后,合金的最大放电容量由345.2mAh/g(x=0)增加到430.7mAh/g(x=0.05),同时合金的高倍率放电性能、交换电流密度和氢的扩散系数得到改善。而随着Fe含量的增加,合金的循环稳定性能得到了一定的提高,但是最大放电容量有所降低。     

V2.46TiFe0.54Six(x=0.03～0.15)贮氢合金电化学性能的研究

研究了V2.46TiFe0.54Six(x=0.03～0.15)贮氢合金的相结构及其电化学性能.合金由BCC结构的V基固溶体主相和C14Laves第二相组成,C14Laves相以网状形式分布在BCC相的晶界上.随Si含量的增加,C14Laves相含量不断增大.电化学测试结果显示,合金的放电容量随循环次数的增加均显著降低.随x的增大,合金最大放电容量先增大后减小,在x=0.09时达到最大值,约522.6mAh/g;交换电流密度及氢的扩散系数则单调增大,倍率性能得到提高.     

Ti、La对贮氢合金ZrMn0.7 V0.2 Co0.1 Ni1.2相结构和电化学性能的影响

研究了贮氢电极合金Zr1-xTixMin0.7V0.2Co0.1Ni1.2的相结构和电化学性能。结果表明，随着掺Ti量的增加，该合金主相中C15型Laves相含量逐渐减少而C14型Laves相含量逐渐增加，同时非Laves相Zr7M10和TiNi相全部消失，说明元素Ti掺杂量的增加抑制了第二相的产生。当含Ti量x=0．2时，该合金具有最大放电容量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％。而对于合金Zr0.75Ti0.2La0.05Mn0.7V0.2Co0.1Ni1.2，其活化性能被大大提高，只需4次就能达到最大放电容量372mAh／g，而且经过30次循环仍能保持最大放电容量的93％。     

La-Mg-Ni系A5B19超晶格负极材料相结构及电化学性能EI北大核心CSCD

感应熔炼制备La0.8-xCexMg0.2 Ni 3.8(x=0,0.1,0.3,0.5),研究Ce替代部分La对La4MgNi19超晶格负极材料相结构及电化学性能的影响。研究表明,La4MgNi19合金相由LaNi5,(La,Mg)2Ni7,(La,Mg)5Ni19(3R-Ce5Co19)相组成。加入Ce后,(La,Mg)2Ni7相消失,出现2H-Pr 5Co 19结构的(La,Mg)5Ni19相,同时随着Ce替代量的增多,(La,Mg)5Ni19相含量增多,LaNi5相随之减少,Ce加入有利于形成A5B19相,特别是形成2H-Pr5Co19结构。电化学放电容量随着x值的增加呈现先增后减趋势,x=0.1时样品的电化学放电容量380.36 mAh/g最佳。合金电极活化次数、容量保持率和倍率放电性能随着Ce含量增加而增大。H在合金中的扩散速率是影响其倍率放电性能主要因素。     

镍氢电池负极材料V2Ti0.5Cr0.5Ni1-xMox(x=0.02~0.08)的结构和电化学性能

为了改善镍氢电池负极材料的循环稳定性能, 采用真空感应电弧熔炼炉制备了V₂Ti_0.5Cr_0.5Ni_1-xMo_x (x=0.02~0.08)合金, 分析了不同含量的Mo替代Ni之后对合金电极的组织结构及电化学性能的影响。研究结果表明, 电极材料主要由BCC结构的V基固溶体主相和TiNi二次相组成, 随着合金中Mo替代Ni含量x由0.02增加到0.08, 合金电极的放电容量先增加后降低, 合金电极的循环稳定性能以及电化学动力学性能先得到改善而后降低, 合金电极的综合性能均在x=0.04时达到最好。     

Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx（x=0,0.1,0.2,0.3）储氢合金的微观结构和电化学性能

采用XRD、SEM-EDS等方法对Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx(x=0,0.1,0.2,0.3)储氢合金的微观结构及电化学性能进行了表征。XRD分析结果表明Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx(x=0,0.1,0.2,0.3)储氢合金由BCC结构的V基固溶体主相和少量的C14Laves第二相组成。SEM-EDS分析结果表明,V基固溶体主相为树枝晶结构,C14Laves相呈网格状沿着主相晶界析出。电化学测试结果表明,Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Crx(x=0,0.1,0.2,0.3)氢化物电极在303K下,随Cr含量的增加,最大放电容量分别为574.6mAh/g、418.8mAh/g、368.8mAh/g和322.9mAh/g。当x=0.3时,合金电极在333K下的最大放电容量达到了824.1mAh/g。Cr的添加显著提高了合金电极的高倍率放电性能和循环寿命,40次充放电循环后Ti0.4Zr0.1V1.1Mn0.5Ni0.4Cr0.3合金电极的容量保持率为62.3%。     

La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢合金结构和电化学性能的研究

用高频感应熔炼的方法制备了La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢电极合金,采用x-ray衍射和XRD粉末衍射全谱拟合分析方法及电化学方法系统研究了随Mg含量的增加,该类合金相结构和电化学性能的变化规律,以及合金在不同退火温度(1123K,1203K,1253K)和不同退火时间(24h,72h,144h)下相结构和微观组织及电化学性能的变化规律.实验结果表明,该类合金由(La,Mg)2Ni7相(Ce2Ni7型结构)、LaNi5(CaCu5型结构)相、(La,Mg)Ni3相(PuNi3型结构)及少量未知相组成.随Mg含量的增加,电极电化学放电容量呈先升高后降低趋势,当x=0.6时达到最大值389.87mAh/g;当Mg含量进一步增加时,电化学放电容量迅速降低,x=0.8时电化学放电容量为188.34mAh/g;随Mg含量的增加,合金组织中(La,Mg)Ni3相和LaNi5相增多.退火处理很大程度上消除了LaNi5相,高温退火有利于(La,Mg)2Ni7相的生成,低温退火有利于(La,Mg)Ni3相生成.退火时间的延长对合金相结构影响不明显,但提高了合金组织均匀性,同时使电化学放电容量降低.不同的退火温度和退火时间对未知相影响不明显.本文研究表明,退火温度对(La,Mg)2Ni7合金相结构有重要影响,Mg含量是影响合金相结构和电化学放电容量的关键.     

Mo对A2B7型La-Mg-Ni贮氢电极合金相结构及电化学性能的影响

采用X射线衍射技术(XRD)、电池程控测试仪和电化学工作站等技术手段,研究了少量Mo替换Ni对La0.75-Mg0.25Ni3.5-xMox(x=0~0.5,原子分数/%,下同)贮氢电极合金相结构及电化学性能的影响。结果表明:La0.75Mg0.25-Ni3.5-xMox合金具有多相结构,主相由Gd2Ni7型结构的La2Ni7和CaCu5型结构的LaNi5构成,合金活化性能良好,经过4次充放电过程基本都能达到活化状态。当Mo的加入量达到0.3%时,合金中出现MoNi4,且La2Ni7和LaNi5的点阵参数随之增大;合金的高倍率放电(HRD)性能显著提高,HRDI=900mA/g由82.58%(x=0)增加到86.72%(x=0.5);循环稳定性能(S100)也得到较大改善,呈现先增加后降低的变化趋势,x=0.3时循环稳定性能最好,S100达到76.61%,但合金的最大放电比容量(Cmax)逐渐降低。     

Zr1-xTix(Ni0.6Mn0.3V 0.1Cr0.05)2(x=0～0.5)Laves相储氢合金的电化学性能

本文研究Zr1-xTix(Ni0.6 Mn0.3V0.1Cr0.05)2(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系Lav es相储氢电极合金的气态P-C-T性能、晶体结构及电化学性能.XRD分析表明,Ti合金化使 Zr基储氢合金主相从C15相转变为C14相.当x>0.2时,第二相Zr7Ni10相消失, 并出现TiNi相.Ti合金化使Zr基储氢合金中C15相和C14相的晶格常数线性递减.气态P-C-T 测试表明,Ti合金化从x=0增加至x=0.5时合金的吸放氢平台压力升高约10倍,但降低了储氢合金的最大储氢容量.电化学测试表明,Ti合金化有利于改善Zr基储氢合金的活化性能, 这与Ti在KOH溶液中易于溶解有关,但过高的Ti含量降低了合金电极的循环稳定性.Zr1 -xTix(Ni0.6Mn0.3V0.1Cr0.05)2合金的电化学容量和高倍率放电性能均随合金中Ti含量的增加先上升后下降,这与合金的相结构组成有很大关系 .     

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。     

Al替代Ni对La_2MgNi_(7.5-x)Co_(1.5)Al_x贮氢合金相结构及电化学性能的影响

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La2MgNi7.5-xCo1.5Alx(x=0.0~0.5)合金的相结构和电化学性能。XRD结果和EPMA观察表明,Al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从0.0~0.1)后减少(x=0.3和0.5),LaNi5相随合金中Al含量x的增加而明显增加。Al替代Ni降低了合金的最大电化学放电容量和活化性能,但明显改善了La2MgNi7.5Co1.5合金的电化学循环稳定性。     

Al对V-Fe-Ti三元贮氢合金电化学性能的影响

研究了V2.46TiFe0.54Alx(x=0～0.4)贮氢合金的相结构及其电化学性能.XRD分析表明,所有合金均由单一的BCC相结构组成;随Al含量的增加,BCC相的晶格常数逐渐增大.电化学测试结果显示,所有合金电极的放电容量随循环次数的增加均显著降低.由线性极化曲线可以看出,Al基本上对交换电流密度没有影响.经恒电位放电曲线分析表明,氢在合金电极中的扩散系数随Al含量的增加而增大.Al加入后,合金的高倍率放电性能也得到了一定改善.     

Mn替代Ni对(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.9-xCo0.1Mnx)9合金储氢及电化学性能的影响

在Ar保护下采用磁悬浮感应熔炼制备(La0.8Nd0.22)Mg(Ni0.9-xCo0.1Mnx)9(x=0,0.05,0.1,0.15)合金,系统研究了元素替代及退火处理对合金相结构、吸放氢性能及电化学性能的影响。结果表明,合金相主要由(La,Nd)Ni5相、LaMg2Ni9相和(La,Nd2)Ni7相组成,当x=0.15时,(La,Nd)2Ni7相消失。随着Mn取代量的增加,合金的储氢量、放电容量先增加后减小,Mn的添加提高了合金的充放电循环稳定性。经1073K退火处理后合金的放电容量得到提高,循环稳定性能得到明显改善。     

A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnxAl0.1储氢合金微观结构和电化学性能研究

采用真空电弧熔炼和均匀化退火制备La0.3Y0.7Ni3.4-xMnxAl0.1(x=0~0.5)储氢合金,采用不同方法系统研究了Mn元素对合金微观结构、储氢和电化学性能的影响规律和作用。结果表明,退火合金微观组织与Mn含量关系密切,提高Mn含量有利于合金组织形成Ce2Ni7型相,当x≥0.3时,合金形成Ce2Ni7型结构单相组织。随Mn含量增加, Ce2Ni7型主相晶胞参数a、c及晶胞体积V均依次增大,导致合金吸氢平台压从0.079 MPa降至0.017 MPa,储氢量达到1.268wt%~1.367wt%。添加Mn元素能显著改善合金的电化学性能,x=0.1的合金电极的放电容量最高(390.4 mAh·g^-1);x=0.15和0.5的合金电极的容量保持率S100分别为86.1%和88.5%,具有较好的循环稳定性。上述合金电极的高倍率放电性能HRD900为71.53%~87.73%。分析结果表明,合金电极反应动力学过程由电极/溶液界面的电子转移与体相中的氢原子扩散共同控制。     

以Si部分取代MlNi5系储氢合金中Co的电化学性能研究

本文对MlNi3.5Co0.75-xSixAl0.2Mn0.55的显微组织结构及电化学性能进行了系统的研究,以部分的Si代替了Co含量,以求进一步降低电极材料的价格、提高性能价格比.研究结果表明,当x=0.1、0.2时,合金的放电容量较大、活化速度快、大电流放电容量较高、放电电压稳定.X-ray衍射图样和扫描电镜观察表明:该系合金由两相LaNi5与La2Ni7相组成,且随Si含量的提高,非储氢相La2Ni7相增加.     

A1替代Ni对La2MgNi7.5-xCo1.5Alx

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La2MgNi7.5-xC01.5A1x(x=O.0～0.5)合金的相结构和电化学性能.XRD结果和EPMA观察表明,A1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从O.0～0.1)后减少(x=O.3和O.5),LaNi5相随合金中A1含量x的增加而明显增加.A1替代Ni降低了合金的最大电化学放电容量和活化性能,但明显改善了La2MgNi7.5Co1.5合金的电化学循环稳定性.     

Ti对Zr1-xTixMn0.4Cr0.4Ni1.2结构和电化学性能的影响

采用真空电弧炉（在氩气保护下）制备Zr1-xTixMn0.4Cr0.4Ni1.2贮氢合金，通过XRD、SEM和恒流充放电研究了合金的相结构、形貌和电化学性能。结果表明：Ti为C14型Laves相的稳定性元素，随着Ti含量的增加，C14型Laves相增多，C15型Laves相减少。当x=0．1时，合金综合性能最好，表现出良好的活化性能、循环稳定性能和高倍率放电特性，在放电电流300mA／g的条件下，充放电循环50次，合金保持稳定的放电容量。当X〉0．1时，合金放电容量下降。Ti的加入使合金氢化物稳定性降低，加入少量Ti，有利于合金的放电容量的提高和高倍率放电性能的提高。     

低Co贮氢合金ReNi3.5Co0.3Mn0.3Al0.4Fe0.5-xSnx(x=0～0.4)的相结构和电化学性能

对比研究了铸态和退火态ReNi3.5Co0．3Mn0．3Al0．4Fe0.5—xSnx(x＝0—0．4)贮氢合金的相结构和电化学性能。XRD分析表明，铸态和退火态的无Sn合金均为单相CaCu5型结构；而在含Sn合金中，除CaCu5型结构的主相之外，还存在有LaNiSn第二相，且第二相的含量随合金Sn含量(x)的增加而增多；退火处理可以减少含Sn合金中第二相的含量。电化学测试表明，Sn含量对铸态合金的活化性能没有影响，但Sn含量的增加会导致合金的放电容量降低；退火处理可使Sn含量x≤0．2的合金的活化次数及放电容量略有增加，但使Sn含量更高(x＞0．2)的合金的活化性能及放电容量明显降低。随Sn含量x的增加，铸态合金的放电电位平台、高倍率放电性能及循环稳定性均有所降低；退火处理能显著改善含Sn合金的放电电位平台和循环稳定性，但使合金的高倍率放电性能进一步降低。