新能源汽车用Mg2Ni基储氢合金的制备与性能

以LaMg2Ni、PrMg2Ni和NdMg2Ni作为稀土氢化物载体制备了Mg2Ni-x％(质量分数)LaMg2Ni(x=-0,10,20和30)和Mg2Ni-20％REMg2Ni(RE=La,Pr和Nd)复合材料,研究了LaMg2Ni含量对Mg2Ni基复合材料物相组成、显微形貌和储氢性能的影响,并对比分析了Mg2Ni-...     

NiCo比对La0.8Mg0.2(Ni,Co)3.8储氢合金性能的影响

为解决镍氢电池用储氢合金电极循环寿命差、高倍率放电性能不足等问题,采用真空感应熔炼法制备不同Ni、Co物质的量比(R)的La_0.8Mg_0.2(Ni, Co)_3.8储氢合金,研究B侧R值对退火态储氢合金相结构和电化学性能的影响。随着R的增加,LaNi₅相含量先减少、后增加,A₅B₁₉型相(Ce₅Co₁₉+Pr₅Co₁₉)含量先增加、后减少。适当增加R,有助于降低吸放氢平台压力并提升合金的储氢量,储氢合金电极的高倍率放电性能、交换电流和氢扩散系数先提高、后降低,交流阻抗先减小、后增大。La_0.8Mg_0.2(Ni, Co)_3.8储氢合金的高倍率放电性能主要由交换电流决定,当R为5时,高倍率放电性能最好。     

电动汽车电池用储氢合金的制备与性能

将真空感应熔炼和粉末烧结法结合,制备La0.60 X0.20 Mg0.20 Ni3.80(X=La、Pr、Nd和Gd)储氢合金,对比所得合金的物相组成、微观组织和电化学性能.随着替代元素原子半径的减小,合金中Pr5 Co19相含量逐渐减少,Ce5 Co19相含量逐渐增加;降低替代元素的原子半径,会增加微观应变,促进Ce...     

化学镀Ni对Mg2Ni贮氢合金性能的影响

研究了化学镀Ni处理对Mg2Ni贮氢合金电化学性能的影响,结果发现化学镀Ni处理可显著提高Mg2Ni合金的放电容量,但不能有效提高合金的循环寿命;放电电流对经化学镀Ni处理的Mg2Ni合金的循环寿命影响较大.XRD和SEM分析表明经化学镀Ni处理的Mg2Ni合金表面覆盖有一层致密的金属Ni细小颗粒;循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)分析表明化学镀Ni处理降低了合金表面的电子转移阻抗和氢原子扩散阻抗,提高了合金表面的电化学反应活性.     

铸造方法对LaY2Ni9.7Al0.3Mn0.5储氢合金性能的影响

分别使用真空水冷锭模铸造法和真空速凝甩带法制备LaY 2Ni 9.7 Al 0.3 Mn 0.5合金,采用1148 K/16 h工艺进行热处理。XRD测试和Rietveld拟合发现:热处理后的铸锭合金主相为PuNi 3型,甩带薄片合金主相为Ce 2Ni 7型。用SEM观察合金形貌,结合能量散射谱(EDS)测定各相的组成,发现:经热处理后,铸锭的组织以及成分均匀程度不如甩带薄片。热处理后的甩带薄片,电化学性能优于铸锭合金。以0.2 C充电420 min、放电至1.0 V循环,最大放电比容量为366.9 mAh/g;以1.0 C充电72 min进行倍率放电性能测试,3.0 C放电至1.0 V的比容量为230.6 mAh/g;5.0 C放电至0.9 V的比容量为150.3 mAh/g;以1.0 C充电72 min、放电至1.0 V,循环300次的容量保持率为73%。     

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...     

热碱处理对储氢合金电化学性能的影响

将La0.6 Nd0.2 Mg0.2Ni3.3 Co0.3 Al0.2储氢合金粉在6 mol/L KOH溶液中进行热碱处理,分析了合金颗粒的相结构、合金电极的电化学性能.在80℃下处理lh的合金,虽然容量有所降低,但第50次循环的容量保持率由热碱处理前的80.43％增加到处理后的89.78％;以900 mA/g的电流在0.6～1.2V放电,高倍率放电(HRD)性能由35.7％增加到了62.4％.合金的极化电流(I0)随着循环次数的增加而下降,说明合金的动力学性能在循环过程中不断劣化,导致合金在放电过程中极化现象加剧,主要是因为合金表面被腐蚀.     

原位生成钛氢化物改善镁基合金的储氢性能

采用机械球磨制备了Mg0.9In0.05Al0.05三元固溶体合金,再添加质量分数10%Ti Cl3球磨合成了一种Mg0.9In0.05Al0.05-Ti Cl3纳米复合物。利用X射线衍射(XRD)分析了复合物的相组成、相结构及吸放氢过程的相转变,揭示了复合物吸放氢反应机制。用Sievert方法测定了复合物吸放氢动力学和PCI曲线。结果表明原位生成的钛氢化物对Mg0.9In0.05Al0.05合金的吸放氢具有良好的催化活性,合金的脱氢激活能降为48 k J/mol,动力学性能显著提高。     

Mo对储氢合金RE0.78Mg0.22(Ni0.84-xCo0.15Al0.01MOx)3.5的结构及电化学性能的影响

采用XRD分析了La0.50Pr0.22Nd0.06Mg0.22(Ni0.84-xCo0.15Al0.01Mox)3.5(x=0.00,0.01,0.02,0.03和0.04)合金的晶体结构,并且系统地研究了合金的气固相储氢特性和电化学性能。结果表明,合金由Ce2Ni7型结构的A2B7主相和少量的具有CaCu5结构的AB5相构成,晶轴比c/a随着Mo含量的增大而增大。合金在吸放氢过程中的熵变DS和焓变DH与AB5型合金的数值相当。合金的电化学容量随Mo含量的增加而减小,由x=0.00时的381.2 mAh/g下降到x=0.01时的379.5 mAh/g,再至x=0.04时合金的容量最大为362.0 mAh/g;合金容量的衰减速率因Mo的掺入而变大,由x=0.00时的-0.23 mAh/(g.次)降为x=0.04时的-0.97 mAh/(g.次);合金的倍率性能在x=0.01时得以改善,改善幅度为4%。研究表明当x≤0.01时不仅保持了合金的高容量,而且改善了合金的高倍率性能。     

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。     

掺杂Y对AB5型储氢合金及密封电池性能的影响

制备了掺杂钇(Y)的AB5型储氢合金MlNi3.68Co0.72 Mn0.4Al0.3Yx(x=0、0.024和0.048),研究了掺杂Y对产物结构和性能的影响及对密封电池性能的影响.掺杂Y没有改变合金的相结构,且对合金晶胞参数影响不大;随着Y掺杂量x的增加,合金的吸氢量减小,平衡氢压增大;掺杂Y可提高合金的耐腐蚀性能,降低循环过程中密封电池的内压,使国际电子电工委员会(IEC)循环寿命延长,长期储存性能改善.用x=0和0.048的合金制备的电池,IEC循环寿命分别为900次和1 600次,常温储存1 a后的开路电压分别为0.881 V和1.225 V.     

甲酸处理对储氢合金和电池性能的影响

采用甲酸和甲酸与氨水混合体系对储氢合金进行表面处理.实验结果表明采用该方法对储氢合金进行表面处理,合金表面形成富金属Ni和Co催化层,同时也增加了合金比表面积;合金电极在碱液中的电化学反应速度和抗氧化能力提高,氢原子在合金本体中的扩散加强,这不但提高了储氢合金高倍率放电能力,而且改善了MH/Ni电池循环寿命、大电流放电能力和低温放电能力.     

纳米碳管对MmNi5合金电化学储氢性能的影响

通过循环伏安法、计时电位法研究了纳米碳管的添加量对MmNi5合金在碱性溶液中电化学储氢性能的影响。结果表明,添加纳米碳管可以明显改善MmNi5合金电化学储氢性能;当纳米碳管与MmNi5合金的质量比为1∶16.7时,电极的电化学活性最好,电化学储氢量提高达到62.41%。     

新型储氢材料-多金属氢化物的开发

日本理化研究所近期开发出新型储氢材料——具有团簇结构的多金属氢化物,并通过观察氢的流动性,明确地分析出其结构.此项成果是与中国大连理工大学、美国加利福尼亚大学和法国的研究所共同研究,发表在《Nature Chemistry》科学杂志上.     

改性活性炭/AB_5合金复合材料的电化学储氢性能

分别采用球磨法、液相还原法和水热法在活性炭(AC)中引入金属镍,将改性后的活性炭与AB5型储氢合金组成复合材料。恒电流充放电测试表明,水热法改性活性炭/AB5合金(质量分数90%)制成的复合材料表现出最佳的电化学储氢性能,当改性活性炭含20%金属镍时,复合电极的0.2 C比容量达到316 m Ah/g,且大电流放电性能明显优于AB5合金电极。     

纳米复合储氢材料的研究

采用球磨复合加高温烧结处理(BMS)及机械复合加高温烧结处理(MMS)两种方法制备了纳米复合材料Zr0.9Ti0.1(Ni0.55V0.12Mn0.28Co0.05)2.0-x%Mg(x=10,20).XRD、TEM-SAED分析结果表明,BMS和MMS的复合储氢材料均是由MgCu2型立方结构的C15-Laves相AB2和密排六方结构的纯Mg构成,未发现两相之间的合金化效应.复合材料中的AB2和Mg都属于纳米晶体.电化学性能测试结果表明,复合材料MMS电极的最大放电容量为410mAh/g(x=10),而BMS的最大放电容量为360mAh/g(x=20).在高倍率下(≥10C),BMS电极的容量衰减率明显小于MMS电极.BMS(AB2-10%Mg)电极的高倍率放电性能最好.电化学动力学特性是当高倍率(≥10C)放电时,电极反应控制步骤以电荷传输控制为主;但BMS(AB2-10%Mg)电极的反应特性却是电荷传输控制和氢扩散控制的联合协同作用,表现有高倍率放电容量.因此,新型纳米复合储氢材料既适用于高能量型MH/Ni动力电池更适合高功率型MH/Ni动力电池.     

Ni粉对层状MgNiTi储氢合金相结构的影响

为进一步提高Mg_2Ni型储氢材料的性能,利用Mg锭、Ni粉及Ti粉在高温下发生固相扩散反应制得了具有层状结构的MgNiTi储氢合金,该层状结构主要由Ni_3Ti_4相和Mg_3TiNi_2相包裹Mg_2Ni相内核构成。研究了加入不同的预合成Ni粉对合金相结构和电化学活性的影响。研究结果表明,Ni粉中含有少量Ni O有助于增加合金的电化学容量,而Ni粉比重的变化会影响其与Mg锭及Ti粉的反应活性,从而改变层状MgNiTi储氢合金的相组成,其中Mg∶Ni∶Ti摩尔配比为2∶1∶1时,电化学容量最高。     

NiCl2作为添加剂对热电池NiF2正极材料倍率性能的影响

与硫化物相比,氟化物作为热电池正极材料,具有较高的理论放电电压和放电比容量。其中,NiF₂正极材料的理论放电电压为2.96 V,理论放电比容量为554 m Ah/g。然而,由于NiF₂本征的离子电导率较低,导致其作为热电池正极材料时倍率性能较差,在1 A/cm²电流密度下出现明显的容量衰减现象;另外,NiF₂的实际放电电压也远低于理论值。NiCl₂正极材料的倍率性能较为优异,将其作为添加剂与NiF₂正极材料进行复合,可以显著改善NiF₂正极材料在大电流密度下的极化现象,延长热电池的放电时间。