Electrochemical Properties of MgNi-ZrB Hydrogen Storage Alloys

通过机械球磨法制备了一系列的Mg Ni、Zr B和Mg Ni-Zr B储氢合金。通过XRD、SEM、充放电性能、循环伏安、塔菲尔极化曲线、交流阻抗测试,研究了Zr B的添加对Mg Ni合金的储氢性能的影响。结果表面,Zr B的添加大大提高了Mg Ni合金的电化学性能。球磨15 h的Mg Ni-Zr B(100:5)复合物体现出最好的电化学性能,循环20周和50周时的放电容量分别为226和209 m Ah·g-1,远远高于Mg Ni合金的放电容量。动态极化曲线和交流阻抗测试显示Zr B的添加极大的提高了Mg Ni合金的抗腐蚀性能和电化学动力学性能。     

球磨制备Ti_(0.8)Zr_(0.2)V_(2.7)Mn_(0.5)Cr_(0.7)Ni_(1.75)-15wt%A_2B_7复合储氢材料及其电化学性能研究

采用球磨和表面改性方法制备了复合储氢材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3。研究和分析表明,钒基Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.7铸态合金由bcc结构固溶体相和六方晶系C14型Laves相构成三维网状组织,球磨改性后钒基合金与La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3之间并未发生合金化反应。电化学性能研究表明,经球磨改性后复合材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3能明显增加合金的电极放电容量。铸态钒基合金和球磨复合材料均具有良好的电化学循环稳定性,其中球磨1h后电极最大放电容量为300.1mA/g,经100次循环后的电化学容量保持率为97.2%,球磨5h后试样的循环稳定性高达99%。     

球磨制备Ti0.8Zr0.2V2．7Mn0.5Cr0．7Ni1．75—15wt％A2B7复合储氢材料及其电化学性能研究

采用球磨和表面改性方法制备了复合储氢材料球磨制备Ti0.8Zr0.2V2．7Mn0.5Cr0．7Ni1．75-15wt％La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3.研究和分析表明,钒基Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.7铸态合金由bcc结构同溶体相和六方晶系C14型Laves相构成三维网状组织,球磨改性后钒基合金与La1.5Mg0.55Ni0.7Al0.3之间并未发生合金化反应。电化学性能研究表明,经球磨改性后复合材料球磨制备Ti0.8Zr0.2V2．7Mn0.5Cr0．7Ni1．75-15wt％La1.5Mg0.5Ni6.3Al0.3能明显增加合金的电极放电容量。铸态钒基合金和球磨复合材料均具有良好的电化学循环稳定性,其中球磨1h后电极最大放电容量为300．1mA／g,经100次循环后的电化学容量保持率为97．2％,球磨5h后试样的循环稳定性高达99％。     

PLC控制的球磨法制备镁基储氢合金性能研究

通过PLC控制的球磨法制备了Mg2Ni镁基储氢合金,并对其物相组成、放电性能和循环稳定性进行了研究。结果表明,采用PLC控制技术有利于提高球磨储氢合金的放电性能和循环稳定性。与未采用PLC制备技术相比,采用PLC技术使Mg Ni合金的放电容量增加了78.77%,经过20次充放电循环后的放电效率从4.64%提高到63.72%。     

(Mg_(58)Al_(42))_(0.9)Ni_(0.1)储氢合金的制备及其电化学性能

采用机械合金化制备(Mg_(58)Al_(42))_(0.9)Ni_(0.1)储氢合金,研究其在不同球磨时间下的电化学性能以及添加Ni对其电化学性能的影响.结果表明:合金粉末经球磨后产生Mg_(17)Al_(12)新相,Ni未溶入其它相中;合金的放电容量随球磨时间延长先增加而后又降低,其中球磨20 h的合金放电容量最大,为345.8 mA·h/g;合金的腐蚀速度随球磨时间延长先减慢而后加快, 其中球磨10 h的合金腐蚀电流密度最低,为14.85μA/cm~2,且腐蚀速度最慢;合金的动电位极化曲线出现钝化现象,钝化区间较宽;交流阻抗谱由单容抗弧组成,没有出现扩散尾,腐蚀过程受电化学反应控制;添加Ni后,合金放电容量增大,腐蚀速度减慢.     

Mg58Al42储氢合金的制备及其电化学性能

采用机械合金化技术制备了Mg58Al42储氢合金并借助于X射线衍射仪、PARM273A和M5210电化学综合测试仪研究了其在不同球磨时间下的物相结构以及放电容量和耐腐蚀等电化学性能. 结果表明:合金粉末经高能球磨后产生了Mg17Al12新相,随着球磨时间的增加,衍射峰的相对强度下降,衍射峰变宽,合金的平均晶粒尺寸降低,内应力增大.合金的放电容量随球磨时间的延长先增加而后则降低,其中球磨20 h时,放电容量最大.合金的动电位极化曲线出现了钝化现象,合金腐蚀电流密度随球磨时间的延长先增大而后降低.合金的交流阻抗谱均由单容抗弧组成,电极反应受合金/电解质溶液界面的电荷迁移所控制.     

Ni对复合储氢合金电化学性能的影响

采用二步重熔法制备了Mm0.3Ml0.7Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/5％Mg2Ni复合材料.通过电池程控测试仪测定了Ni添加对复合储氢合金Mm0.3Ml0.7Ni3.55Co075Mn0.4Al0.3/5％Mg2Ni电化学性能的影响.结果表明,添加Ni粉的合金电极经两个循环就可达到最大的放电容量,而未添加Ni的储氢合金电极需要13个循环才能够活化;当羟基镍粉由100％增加到200％时,合金的最大放电容量增幅分别达到7％、11.8％;在大电流放电试验中,添加Ni粉的合金电极呈良好的高倍率放电性能.     

含铝镁基储氢合金的电化学稳定性

利用合金化的方法,采用两步法制备了含铝镁基储氢合金Mg5.9Al0.1Ni0.99Sc0.01,并进行了显微组织、物相组成、电化学腐蚀性能和电化学循环性能的测试与分析。结果表明,与Mg2Ni储氢合金相比,含铝镁基储氢合金的电化学稳定性得到显著改善,腐蚀电位正移了291m V、经过15次充放电循环后的放电容量衰减率从84.45%减小至8.31%。该含铝镁基储氢合金由Mg2Ni和少量的Mg3Al2Ni相组成。     

Mg_3MnNi_(2-x)Co_x(x=0～0.2)储氢合金的相结构及电化学性能研究

为了研究Mg3MnNi2储氢合金的电化学储氢性能,实验采用Co元素部分取代Mg3MnNi2合金中的Ni,用固相扩散法制备出Mg3MnNi2-xCox(x=0~0.2)系列合金,并分析其相结构,以及测试合金的电化学性能和动力学性能。结果表明:Co元素的添加并不改变合金的主相,Co替代Ni明显改善了合金的放电容量、循环稳定性以及动力学性能等,其中当Co的含量从0增加到0.2时,合金的最大放电容量达到最大值282.36mA·h/g,20次循环后容量保持率仍有74.7%,而且动力学性能也是最优,高倍率放电性能ηHRD从66.4%增长到73.3%。这主要是Co替代Ni能够降低生成氢化物的稳定性,提高合金的抗粉化能力,以及降低合金的极化电阻。     

Lao.7Mgo.3Ni2.8Coo.5-xFex系列合金的制备及其储氢性能

在制备La-Ni-Co-Fe中间合金的基础上,采用机械合金化方法制备La0.7Mg03Ni2.8C005-xFex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列储氢合金,研究在不同球磨时间下储氢合金的物相、微观形貌和电化学性能及元素置换对其储氢性能的影响.结果表明La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的主相为LaNi5相,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex系列储氢合金球磨40h和80h后,主相为LaNi5相和少量LaMg2Ni9相;且随着球磨时间的增加,合金晶粒变细小,La0.7Mg03Ni2.8Co0.5合金的最大放电容量呈变大的趋势,从142.4mA.h/g增加到157.5mA.h/g,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.2Fe0.3合金的最大放电容量从150.7mA·h/g增加到162.1mA·h/g,合金具有较好的循环稳定性能.     

汽车电池用Mg-Ni-Ti-Al非晶储氢合金的制备工艺研究

采用分段球磨法进行了汽车电池用Mg-Ni-Ti-Al非晶储氢合金的制备,并进行了XRD、SEM、放电性能、循环稳定性和耐腐蚀性的测试。结果表明,该合金为完全非晶态组织,与一次球磨法制备的常规Mg2Ni晶态储氢合金相比,该合金经10次充放电循环后的放电容量衰减率从92%减小至10%,腐蚀电位正移327m V。     

La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.8)Co_(0.5-x)Fe_x系列合金的制备及其储氢性能

在制备La-Ni-Co-Fe中间合金的基础上,采用机械合金化方法制备La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列储氢合金,研究在不同球磨时间下储氢合金的物相、微观形貌和电化学性能及元素置换对其储氢性能的影响。结果表明:La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的主相为LaNi5相,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex系列储氢合金球磨40 h和80 h后,主相为LaNi5相和少量LaMg2Ni9相;且随着球磨时间的增加,合金晶粒变细小,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的最大放电容量呈变大的趋势,从142.4 mA.h/g增加到157.5 mA.h/g,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.2Fe0.3合金的最大放电容量从150.7mA.h/g增加到162.1mA.h/g,合金具有较好的循环稳定性能。     

添加Si对A_2B_7型电极合金结构及电化学贮氢性能的影响(英文)

为改善La–Mg–Ni系A2B7型合金的电化学贮氢性能,在合金中添加一定量的Si元素,通过真空熔炼及退火处理的方法制备La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six(x=0-0.2)电极合金。研究Si元素的添加对合金结构及电化学贮氢性能的影响。结果表明,铸态及退火态合金均为多相结构,分别为Ce2Ni7型的(La,Mg)2Ni7相和CaCu5型的LaNi5相以及少量的残余相LaNi3。Si元素的添加没有改变合金的主相,但使得合金中的(La,Mg)2Ni7相减少而LaNi5相增加。添加Si显著地影响了合金的电化学性能。随着Si含量的增加,铸态及退火态合金的放电容量逐步降低,但循环稳定性却随着Si含量的增加而增强。此外,合金电极的高倍率放电性能、极限电流密度、氢扩散系数以及电化学交流阻抗谱的测试均表明合金的电化学动力学性能随着Si含量的增加先增加而后减小。     

复合储氢合金Mg_(1.8)Zr_(0.2)Ni-(1.2–X)Ni-XMgTi_3的结构和电化学性能

为改善Mg_2Ni储氢合金的电化学性能,采用机械合金化法(mechanical alloying,MA),分别制备出改性合金Mg_(1.8)ZrNi以及MgTi_3,按一定比例和Ni混合球磨,制备出纳米晶或非晶化的Mg_(1.8)Zr_(0.2)Ni-(1.2–X)Ni-XMgTi_3(X=0.0~0.8)复合储氢合金。结果表明,经部分取代改性和包覆修饰后的复合储氢合金,其表面和内部形成较多的纳米级褶皱、空隙和多相结构缺陷。随着MgTi_3含量增加(X=0.0~0.5),Mg_(1.8)Zr_(0.2)Ni-(1.2–X)Ni-XMgTi_3复合储氢合金初始放电比容量也逐渐增加,当MgTi_3含量为X=0.5时,合金初始放电比容量为973.3 m Ah·g~(-1)。但MgTi_3含量X0.5时,其初始放电比容量又有所下降。研究表明,添加MgTi_3却不利于复合储氢合金的循环稳定性和高倍率放电性能。通过对Mg_(1.8)Zr_(0.2)Ni-(1.2–X)Ni-XMgTi_3复合储氢合金进行线性极化、阳极极化和交流阻抗测试,进一步研究了系列合金电极的表面电化学反应、电荷转移过程、氢在合金中的扩散情况以及它们的电化学性能。     

复合储氢合金Mg1.8Zr0.2Ni- (1.2-x)Ni -xMgTi3结构和电化学性能研究

为改善Mg₂Ni储氢合金电化学性能,采用机械合金化法(Mechanical Alloying,MA),分别制备出改性合金Mg_1.8 Zr Ni以及MgTi₃,按一定比例和Ni混合球磨,制备出纳米晶或非晶化的Mg_1.8Zr_0.2Ni- (1.2-x)Ni -xMgTi₃复合储氢合金。研究结果表明,经部分取代改性和包覆修饰后的复合储氢合金,其表面和内部形成较多的纳米级褶皱、空隙层状和多相结构缺陷。随着MgTi₃含量增加,Mg_1.8Zr_0.2Ni- (1.2-x)Ni -xMgTi₃复合储氢合金初始放电比容量也逐渐增加,当MgTi₃含量为x=0.5时,合金初始放电比容量为973.3 mAh.g_-1。但MgTi3含量超过x=0.5时,其初始放电比容量又有所下降,研究表明添加MgTi₃却不利于复合储氢合金的循环稳定性和高倍率放电性能。通过对Mg_1.8Zr_0.2Ni- (1.0-x)Ni -xMgTi₃复合储氢合金进行线性极化、阳极极化和交流阻抗测试,进一步研究了系列合金电极的表面电化学反应、电荷转移过程、氢在合金中的扩散情况以及它们的电化学性能。     

硼添加对(Ti0.65Zr0.35)1.10(V0.5Mn0.3Cr0.4Ni0.8)Bx合金结构和电化学性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜和电化学测试设备,研究添加不同含量硼对(Ti0.65Zr0.35)1.10(V0.5Mn0.3Cr0.4Ni0.8)Bx (x=0,0.01,0.05,0.1,0.2)储氢合金组织结构和电化学性能的影响。结果表明,由于硼的添加,合金中出现了不易形成氢化物的棒状VB相,降低了合金的可逆放电容量,提高了合金的活化性能、循环稳定性和合金的倍率性能。分析表明,主要是由于棒状VB相增加了氢在合金中的扩散通道,增加了相界面,减小了合金在充放电过程中的晶格应力。合金电极的反应阻抗随着硼含量的增加而减小,合金的倍率性能和循环性能明显优化。     

含锆镁基储氢合金的合成及其电化学性能

用固相扩散法合成了Mg2-xZrxNi (x=0, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6)系列合金. XRD结构分析表明 主相仍为Mg2Ni; Zr替代Mg使合金的微晶结构发生了改变, 趋于非晶化; 添加Zr的合金的容量比由扩散法合成的合金的容量有所提高; 合金中添加Zr, 提高了电极的放电容量, 增大了放电平台; 特别是Zr 对六方晶系Mg2Ni合金结构中Mg的部分取代大幅度提高了电极的循环寿命, 未经任何处理的 Mg1.4Zr0.6Ni合金电极经25个循环后, 放电容量仅衰减4.11%, 表明添加Zr对提高合金的循环寿命具有重要的作用.     

Mn含量对Mg2Ni型合金相形成及放电性能的影响

采用按比例混合合金粉末压制成圆柱试样，然后用低温烧结和随后机械球磨的方法制备了非晶态的Mg2Ni型合金。研究了烧结和球磨对不同Mn含量的Mg2Ni型合金的相形成过程及电化学性能的影响。实验表明：在Mg2Ni中采用第三组元Mn对Mg进行适量的替代后，通过烧结及球磨方法可以获得均匀的非晶相；微量替代可有效地提高其放电容量：随替代量的增加，合金最大放电容量和高速放电能力降低，而充放电循环稳定性提高。     

化学镀镍对A2B7型贮氢合金电极电化学性能的影响

本文对气态粉化后A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06进行化学镀不同厚度Ni包覆处理.通过SEM观察,结果表明,包覆处理后镀层镍为球形颗粒且均匀弥散于合金表面.电化学测试结果表明,表面包覆镍处理的A2B7型合金电极放电容量有所降低,而循环稳定性有所提高.线性极化扫描和电化学阻抗谱等分析结果表明,表面包覆Ni处理后增大了合金电极的交换电流密度(I0),减小了电化学阻抗,改善了合金电极的动力学性能.     

铸态及快淬态La_(0.55)M_(0.2)Mg_(0.25)Ni_(3.2)Co_(0.2)Al_(0.1)(M=Zr,Pr)合金的电化学贮氢动力学

为了改善La-Mg-Ni系A2B7型电极合金的动力学性能,用M(M=Zr,Pr)部分替代合金中的A侧元素La。用真空快淬技术制备了La0.5 5M0.2Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(M=Zr,Pr)电极合金,探索了快淬工艺参数对合金电化学贮氢动力学性能的影响。用XRD、SEM及TEM表征了铸态及快淬态合金的结构,结果发现,铸态及快淬态合金均由多相组成,包括两个主相(La,Mg)2Ni7和LaNi5以及残余相LaNi2。快淬Pr替代合金具有微晶、纳米晶结构,而在快淬Zr替代合金中发现明显的非晶相。电化学测试结果表明,合金的高倍率放电能力随淬速的增加先增加后减小。电化学交流阻抗(EIS)、Tafel极化曲线及电位阶跃测试的结果都表明,合金的电化学贮氢动力学性能随淬速的增加先上升后下降。