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。     

混合稀土-镍系贮氢材料研制

叙述了一种混合稀土-镍系贮氢材料INMH_3在研制中遇到的一些技术问题,如配方、熔炼工艺、粉碎工艺、表面处理和粒径.解决这些技术关键后,贮氢材料INMH_3的性能满足金属氢化物-镍电池的要求.     

稀土系AB5型贮氢合金电极材料研究进展

综述了最近几年稀土系AB5型贮氢合金电极的最新研究进展,总结了目前对提高AB5型稀土系贮氢合金综合性能所进行的探索,如,成分优化、表面处理、复合合金等.旨在使人们对其有一个全面的了解.     

贮氢合金高倍率放电性能的研究

研究了贮氢合金表面处理、粒度分布、稀土组成、Al含量和添加剂硼对贮氢合金高倍率放电性能的影响.采用物理方法和化学方法对贮氢合金进行表面处理,提高了合金表面电化学反应速度,同时促进了氢原子在合金本体中的扩散,从而改善了合金的活化性能、放电容量和高倍率放电能力.贮氢合金粉粒度太粗和太细都使合金电极阻抗增大,导致放电容量和高倍率放电能力下降,而且大电流放电平台也较低.选择合适的贮氢合金粉粒度分布既可提高合金的活性和放电容量,又能改善合金高倍率放电能力.随着合金中La含量的增加和Al含量的减少,提高了合金的表面活性,使合金的大电流放电性能得到改善.贮氢合金中加入少量元素B,形成第二相,不但提高了合金的活性和放电容量而且显著地提高了合金高倍率放电能力.     

贮氢合金高倍率放电性能的研究

利用正交实验研究了贮氢合金的组成及各元素的含量对高倍率放电性能的影响,得出最佳配比为La0.71Ce0.1Pr0.09Nd0.1Ni4.4Co0.2Mn0.2Al0.2.随着La含量在一定范围内的增加或者Co和Al含量的减少,合金高倍率放电能力会得到改善,Mn含量在一定范围内变化对高倍率放电性能的影响不大.研究了粒度对高倍率放电性能的影响,粒度为200～300目最佳.     

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     

AB5型贮氢合金放电容量的影响因素

研究了稀土元素,粉碎工艺和粒度对REB5(B     

稀土组成对贮氢合金放电性能影响的预测

使用C语言模拟实现了一个通用的多层前馈神经网络(BP)模型,应用此模型研究了贮氢合金中混合稀土La、Ce、Pr、Nd的相对组成对Ml(NiCoMnAl)5合金的电性能[0.2C放电容量、5C放电容量和高倍率放电性能(HRD)即5C放电容量与0.2C放电容量之比]的影响。找到了混合稀土的优化组成区域,在此区域内合金的0.2C、5C放电容量分别达到320mAh/g、230mAh/g以上,HRD≥0.70,并运用实验数据对此模型的正确性进行了检验,其相对误差小于1%。     

AB_5型贮氢合金放电容量的影响因素

研究了稀土元素,粉碎工艺和粒度对REB5(B5=Ni(3.55)Co(0.75)Mn(0.4)Al(0.3))合金放电容量的影响。结果表明：（1）钕取代部分镧的La(1-x)B5合金在．x=0.2处放电容量有一极大值。而镨取代部分镧的La(1-x)PrxB5合金在x=0．15处放电容量有一极大值.CeNdB5合金放电容量很低,几乎没有实用价值;(2)La(0.65)Nd(0.2)Pr(0.15)B5合金颗粒尺寸在54～74μm和30μm以下具有较高的放电容量。     

影响测试贮氢合金电极放电容量的因素

综述了贮氢合金电极电化学性能检测过程中其放电容量的影响因素 ,如充放电制度、温度、电解液、隔膜、成型压力、导电剂、粘合剂、添加剂以及合金的表面处理。由于影响贮氢合金电极放电容量的因素很多 ,在不同测试条件下 ,电极放电容量测试结果会有所不同 ,所以不同贮氢合金粉的对比测试应在相同的测试条件下进行     

AB5型贮氢合金研究进展

分别从AB5型贮氢合金的种类、结构和吸放氢原理,叙述了AB5型贮氢合金的特点和性能;综述AB5型贮氢合金取代元素研究的进展;从冷却速度、退火处理、合金粉碎工艺、机构合金化法等方面分析了影响合金粉性能的各方面因素;详细讨论了表面包覆、表面还原处理和氟化处理、热碱处理、酸性处理等改善合金粉性能的各种方法;并就在合金粉或电极中添加导电剂、表面活性剂或其它添加剂对提高电极性能的作用加以详细的论述。经过改进,AB5型合金贮氢量从250mAh/g提高到325mAh/g,电池容量从1．0Ah提高到1．5Ah。     

AB5-x型贮氢合金研究

研究了非化学计量比不包覆的AB5-x型贮氢合金x值的变化对合金的结构、比容量和放电温度特性的影响。结果表明,x值在0.06～0.48范围内时AB5-x型贮氢合金性能较好。非化学计量比可提高合金的比容量及其氢化物的稳定性,分解氢压平台在25℃时仅为0.01MPa;同时改善合金的低温放电效率,x=0.29时,255K下,1C放电效率达90%;合金结构主体相符合CaCu5构型。     

微量Mg替代La对低钴快淬AB5贮氢合金性能的影响

用单辊快淬法制备了La0.62-xCe0.27Pr0.03Nd0.08Mgx(Ni0.81Co0.06Mn0.07Al0.06)5.2贮氢合金,采用X射线衍射光谱法(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、夹片式模拟开口电池测试体系研究了合金的相结构及电化学性能。XRD分析表明,微量Mg(x=0.03)替代La后,合金主相仍为CaCu5型六方结构,同时出现了极微量的A2B7型第二相;使合金的结晶度有所提高,主相晶胞体积V从0.08807nm3降低到0.08792nm3,c/a轴比从0.8082增加到0.8112。电化学性能测试显示,Mg替代La后合金的最大放电容量从329.4m Ah/g(x=0.00)依次降低到313.2m Ah/g(x=0.03),而循环寿命从146周期(x=0.00)明显增加到245周期(x=0.03),主要缘于晶胞c/a轴比增大使吸氢体积膨胀减小进而合金抗粉化能力提高、结晶度提高使合金抗腐蚀能力提高,以及相对较小的贮氢量引起小的晶胞体积膨胀使合金粉化驱动力减小。     

新型纳米材料LaNi5相贮氢合金的制备与性能

采用超声共沉淀法制备了多孔状稀土合金氧化物前驱体,然后将其与CaH2/H2进行低温还原扩散反应得到LaNi5相贮氢合金粉样品。运用XRD、TEM、SEM等测试手段研究了制备条件对样品的晶相结构和微观形貌的影响。实验发现在相对较低的温度(约700℃)下就可以制得颗粒较小(约20nm),粒径分布均匀、相纯度高的LaNi5合金。PCT曲线测试表明样品吸放氢平台宽度增加,平台倾斜度降低。     

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。     

硼替代铝对AB5型贮氢合金的影响

研究了用B替代Al对AB5型贮氢合金相结构和电化学性能的影响。对MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-xBx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的研究结果表明:掺硼贮氢合金出现了CeCo4B第二相,电化学容量下降;随B含量的增加贮氢合金氢扩散系数明显上升,极化电阻减小,合金的高倍率放电性能和低温放电性能得到明显的改善。     

燃料电池用贮氢合金的研究

研究了不同的Ti/Zr比以及Mn/Cr比对Ti-Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响，介绍了具体的实验方法；实验结果表明：开发出的合金Ti0.86Zr0.14Mn1.1Cr0.5V0.32Fe0.08其综合性能可满足小型燃料电池的应用要求，这种合金在小型燃料电池中有广阔的应用市场。     

AB_3型La-Mg-Ni系储氢合金的研究进展

介绍了AB3型La-Mg-Ni系储氢合金的晶体结构,综述了该材料的研究进展,主要包括合金材料的制备方法、合金元素的取代和B/A计量比等。指出了AB3型La-Mg-Ni系储氢合金目前存在的制备困难、循环稳定性差等问题及发展方向。     

化学镀镍对低钴贮氢合金放电性能的影响

研究了化学镀镍对两种低钴贮氢合金粉末颗粒形态和放电性能的影响。结果表明:化学镀镍能提高低钴贮氢合金的循环稳定性、放电电位以及合金的高倍率放电性能,活化性能也有所改善。化学镀镍后,1C倍率放电容量达到0.4C放电容量的98.42%,表明化学镀镍是提高低钴贮氢合金高倍率放电的重要途径。化学镀镍后,一种合金的放电容量提高了27.0 mAh/g,另一种合金的放电容量降低6.5 mAh/g。SEM分析表明:合金在化学镀镍过程中发生吸氢反应,导致某些合金粉末开裂与粉化,以及有效合金量减少。有效合金量的减少是合金粉末放电容量降低的一个重要原因。     

高倍率贮氢合金的二段热处理研究

研究了二段热处理工艺对Ml(NiCoMnAl) 5贮氢合金凝聚态结构及其电化学特性的影响。结果表明 :合金经过10 0 0℃ ,85 0℃二段热处理 ,其 0 .2C、1C和 5C充放电容量分别达 3 2 3mAh/g、3 0 1mAh/g 和 2 68mAh/g,合金电极经 3C充放电循环 45 0次 ,合金容量保持率为 70 % ,高倍率放电特性值 (Q5C/Q0 .2C)为 0 .83。XRD测试表明二段热处理后 ,合金的特征衍射峰明显加高 ,主峰半高宽由 0 .3 6降到 0 .2 0 ,晶格参数也发生了变化 ,a增大 ,c减小 ,晶胞体积V减小 ,吸氢膨胀率降低。