新能源汽车用储氢合金的制备与电化学性能研究

研究了球磨和石墨烯纳米片(GNFs)添加量对MmNi_(3.52)Co_(0.75)Mn_(0.39)Al_(0.28)储氢合金电化学性能的影响,得出了GNFs的最佳添加量,并探讨了球磨和GNFs添加对储氢合金电极电化学性能的作用机理。结果表明,BM0.5、0.8GNFs、1.6GNFs和2.4GNFs储氢合金都具有优异的活化性能,且添加GNFs后储氢合金的活化性能不会降低;1.6GNFs电极具有最好的高倍率放电性能(HRD),在放电电流密度为3 000 m A/g时的容量保留率达到69.4%;AB_5、BM0.5和1.6GNFs都具有CaCu_5型六方晶体结构,添加GNFs可以细化储氢合金的晶粒;BM0.5较高的HRD主要与球磨减小了储氢合金颗粒粒径,减小了氢原子在内部的扩散距离有关;1.6GNFs具有最佳的HRD,原因除了球磨的作用外,还与GNFs的添加减小了接触电阻和电荷电阻,提高了储氢合金表面的电化学反应速率有关。     

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.     

储氢合金电化学性能影响因素的研究进展

本文根据国内外有关储氢合金电化学性能的研究,简要综述了元素代替、热处理、第二相以及表面改性对储氢合金电化学性能的影响及展望.     

新能源汽车电池用新型镁基储氢合金的组织与性能

采用超声振动辅助感应熔炼法,制备出Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金,并进行了显微组织、XRD、吸放氢性能和电化学循环稳定性的分析。结果表明,该新型合金具有较佳吸放氢性能和充放电循环稳定性,由Mg2Ni基体相和少量弥散分布的V3Ni相组成,最大吸氢量达到2.3wt%,放氢平台压力约为0.6 MPa。与Mg2Ni合金相比,该新型合金经20次充放电循环后的放电容量衰减率减小了72.3%。     

表面处理对储氢合金电化学性能的影响研究

通过电化学方法,研究了储氢合金碱化处理及碱液中加入KBH4对合金电极的电催化活性和高倍率放电性能的影响.结果表明:处理后合金颗粒分布均匀,表面变得粗糙.两种处理方法均增加了合金表面的电催化活性,降低了合金电极的极化电阻,从而提高了高倍率放电能力.尤其在900mA/g放电时,处理前合金电极不能放电,单一碱处理合金电极和加入还原剂碱处理合金电极仍具有较高的高倍率放电能力,分别为69.2%和83.4%.在单一碱溶液中加入还原剂KBH4处理后,合金电极的电化学性能明显高于单一碱处理合金电极.     

球磨参数对MgNi储氢合金电化学性能的影响

采用机械合金化法制备了MgNi非晶，并对不同制备工艺下的MgNi储氢合金的电化学性能进行了测试。对球磨参数、合金微观结构和合金电化学性能之间关系的分析结果表明，球磨过程中的转速、球料比R和球磨时间3个参数对合金电化学的影响是通过对合金微观结构的控制来实现的。     

Ni对非晶态Co-B合金电化学储氢性能的影响

通过化学还原共沉积法引入元素Ni制备了三元非晶态Co-Ni-B合金,并研究了元素Ni对非晶Co-B合金电化学储氢性能的影响。结果表明,含镍23.8at%非晶态Ni-Co-B合金的可逆放电容量约为250mAh/g,较非晶Co-B合金下降约20mAh/g,但循环稳定性二者相同,即在650mA/g的高电流密度下循环60次容量几乎保持不变。但进一步增加Ni含量,含镍35.8at%的非晶态Ni-Co-B合金的放电容量和循环稳定性都较不掺杂时发生大幅下降。但是,元素Ni的引入能有效抑制高电流密度充电过程中Co-B合金表面大量氢气的析出,减小电极放电电压平台和容量在循环过程中的波动。这可能得益于以下2个原因:(1)非晶Ni-Co-B合金对水分解的电催化活性降低;(2)吸附态氢原子在非晶Ni-Co-B合金基体中的扩散速度高于在Co-B合金中的扩散速度。     

电极制备工艺对储氢合金电化学性能的影响

通过合金电极电化学容量与粘结剂的类型、导电剂的用量、电极粉末颗粒尺寸的关系,讨论了制极制备工艺对储氢合金M1(NiCoSiMnAl)5电化学性能的影响。结果表明：选择6％－9％的PVA溶液作为粘结剂,合金电极可获得满意的充放电性能;采用粒度范围较宽的合金粉制作电极,有利于增加合金粉末的填充密度,提高储氢合金的利用率;导电剂用量对电极性能的影响显著。     

Si元素对Ti基储氢合金电化学性能的影响

为了改善Ti基储氢合金的电化学性能，采用Si元素部分替代Mn元素的方法，分析研究了Ti基储氢合金Ti03Zr0．225V0.25Mn0．25-xNi0.5Six的相结构及电化学性能。结果表明，合金均由六方结构的C14型Laves主相和立方结构的TiNi第二相构成；随着Si元素替代量x的增大，合金的活化性能降低，而循环稳定性得到很大程度的改善。     

保压时间对储氢合金电极电化学性能的影响

在不同保压时间下制备了Mm0.3Ml0.7Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3储氢合金电极,研究了保压时间对合金电极的活化性能、最大放电容量、放电特性和循环稳定性的影响规律和机制。结果表明,保压时间对合金电极的活化性能基本无影响,而合金电极的其他电化学性能随着保压时间的增大均呈现出先变好后变坏的变化规律,保压时间为15min时,合金展示了最佳的综合电化学性能,电化学性能的改善主要归因于合金电极的电荷转移速度加速和内阻减小。     

保压时间对储氢合金电极电化学性能的影响

在不同保压时间下制备Mm0.3Ml0.7Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3储氢合金电极,研究保压时间对合金电极的活化性能、最大放电容量、放电特性和循环稳定性的影响规律和机制。结果表明,保压时间对合金电极的活化性能基本无影响。合金电极的其它电化学性能随保压时间的增加均呈现出先变好后变坏的变化规律,保压时间为15min时,合金展示了最佳的综合电化学性能,电化学性能的改善主要归因于合金电极的电荷转移速度加速和内阻减小。     

稀土含量对MmNi_5基储氢合金性能的影响

测试了ＭｍｘＮｉ３．８Ｃｏ０．６Ｍｎ０．５５Ｔｉ０．０５（ｘ＝１．０５,１,０．９５）合金的充放电特性及循环寿命。当ｘ＝１．０５时,合金有较高的放电容量而循环寿命略有降低,这主要归因于稀土元素有较好的吸氢特性且易在晶界处偏析,形成ＭｍＮｉ相。当ｘ＝０．９５时,合金的放电容量及循环寿命显著降低,这是由于合金中的Ｍｎ向晶界处偏析,且极易溶于６ＭＫＯＨ中,破坏了合金表面,降低了放电容量和循环寿命。     

热处理对Al-Zn-Sn-Ga-Mg合金组织和电化学性能的影响

通过比较铸态、退火和固溶态Al-Zn-Sn-Ga-Mg合金的组织和电化学性能,研究了热处理对该阳极微观组织和电化学性能的影响。结果显示：均匀化处理能减少阳极晶界偏析,抑制析氢腐蚀和提高阳极电流效率,且固溶处理的效果明显优于退火处理。经固溶处理后阳极的电流效率达93.4%,工作电位负而稳定,且腐蚀形貌均匀,表明该合金具有较好的综合电化学性能。     

热处理对Al-Zn-Sn-Ga合金组织及电化学性能的影响

针对Al-7Zn-0.1Sn-0.015Ga(质量分数,%)牺牲阳极的腐蚀均匀性有待进一步提高的问题,采用扫描电镜(SEM)、恒电流极化、动电位极化等方法,研究了退火和固溶处理对其微观组织、电流效率和腐蚀形貌等的影响。结果显示:热处理工艺可减小合金元素的偏析程度,改善合金组织的不均匀性;退火处理使合金的电位正移,自腐蚀电流密度和析氢腐蚀速率升高,且电流效率大大降低,溶解形貌虽有改善但仍不均匀;固溶处理可降低该合金的电位,抑制析氢腐蚀,电流效率虽稍降低但能明显改善合金的腐蚀形貌。经固溶处理后该阳极的电流效率达94.6%,工作电位负而稳定,腐蚀形貌均匀,具有较好的综合电化学性能。     

热处理冷却方式对Al-Zn-In合金电化学性能的影响

采用恒电流法、动电位极化法和电化学阻抗技术(EIS)考察了热处理冷却方式对Al-Zn-In合金电化学性能的影响,并初步探讨其腐蚀机制.结果表明:热处理改善了Al-Zn-In合金组织均匀性,显著降低自腐蚀电流密度并使工作电位负移,提高了合金的综合电化学性能.470℃保温4 h后随炉冷却Al-Zn-In合金的工作电位为-1.073 V～-1.078 V,电流效率高达93.9%,腐蚀产物容易脱落,表面腐蚀形貌均匀,可作为高性能的牺牲阳极材料.     

热处理对Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织与电化学性能的影响

通过对Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.07Ti牺牲阳极进行510℃固溶和退火处理,比较该阳极在铸态、固溶及退火态下的组织、电化学性能及腐蚀形貌.结果表明:固溶处理减少了该合金的偏析相,提高了电流效率及实际电容量,腐蚀均匀性有所改善,但工作电位不稳定;退火处理细化了该合金组织,偏析相增多,电流效率达95.9%,实际电容量达2746 A·h·kg-1,且腐蚀均匀;退火处理效果优于固溶处理,有利于该阳极的实际应用.     

铝含量对Mg2-xAlxNi镁基储氢新能源汽车电池合金性能的影响

电化学循环稳定性和耐碱液腐蚀性能较差制约了镁基储氢新能源汽车电池合金的发展.采用球磨后烧结的两步法制备了Mg2_xAlxNi(x =0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)储氢新能源汽车电池合金试样,并进行了显微组织、充放电循环和耐碱液腐蚀试验及分析.结果表明:随Al含量增加,合金放电容量衰减率先减小后增大,腐蚀电...     

碳纳米管对LaNi5稀土合金电化学性能的影响

采用LaNi5稀土合金作为催化剂，用化学气相沉积法(CVD)制备了碳纳米管。研究了含有5％碳纳米管的LaNi5稀土合金电极样品的电化学性能。测定了碳纳米管电极的电化学储氢性能。实验发现：含有碳纳米管的LaNi5稀土合金的电化学放电容量更高，当放电电流密度为100mA／g时，其电化学储氢量高达385mAh／g。其循环寿命也得到了较大改善。循环100次，放电容量仅下降15％。     

镁基储氢合金电化学性能影响因素的研究进展

综述了目前镁基储氢合金的种类,总结了影响镁基储氢合金电化学性能的三方面因素,详细介绍了目前元素替代、合成方法及合金改性对储氢合金的影响,并对其做出展望.     

稀土系储氢合金性能影响因素的研究现状

稀土系AB5型储氢合金具有原料价格低、低温性能好以及高倍率性能优良等优点,目前被广泛用于Ni—MH电池负极材料。本文对稀土系储氢合金性能的影响因素：组成、制备方法、温度以及其他等因素的研究现状进行了综述。指出稀土系储氢合金目前存在的最大问题是放电性能低。