AB3.3～3.7型La-Y-Ni稀土储氢合金微观结构和电化学性能研究

采用磁悬浮感应熔炼的方法制备了(LaSmY)(NiMnAl)_x(x=3.3,3.4,3.5,3.6,3.7)系列稀土储氢合金,并在氩气气氛、1273 K下热处理24 h。通过X射线衍射(XRD)和电化学测试分析了合金的相结构以及在常温和低温下的电化学性能。结果表明,合金为多相结构,含有Ce₂Ni₇相、PuNi₃相、Gd₂Co₇相、LaNi₅相以及Ce₅Co₁₉相。主相Ce₂Ni₇相的含量随化学计量比x值的增加先增加后降低,当x=3.5时最高,为74.67%。Gd₂Co₇相和PuNi₃相含量随x值的增加逐渐降低,Ce₅Co₁₉相逐渐增加。电化学测试结果表明,在常温下,随化学计量比x值的增加,合金的最大放电容量从317.7 mAh·g^...     

PuNi3型Sm-Mg-Ni系合金的相结构与储氢性能

稀土-镁-镍系超晶格储氢合金结构丰富，易多相共存，不利于合金储氢规律的探索。为了进一步揭示稀土-镁-镍系超晶格储氢合金单相形成条件与储氢性能规律，本文通过分步烧结法制备了Sm-Mg-Ni系Sm_0.60Y_0.20Mg_0.20Ni_2.90Al_0.10储氢合金，并研究了合金的相结构与储氢性能。XRD与Rietveld全谱拟合结果表明Sm_0.60Y_0.20Mg_0.20Ni_2.90Al_0.10储氢合金为PuNi₃型单相结构，无杂相。SEM结果表明组成元素在合金中均匀分布，无偏析现象。Sm_0.60Y_0.20Mg_0.20Ni_2.90Al_0.10储氢合金在303 K、5 MPa氢压下一次吸/放氢即可以完全活化，303 K下PCT曲线容量为1.42%。合金的...     

退火温度对汽车镍氢电池用储氢合金电化学性能的影响

采用真空电弧熔炼和退火的方法制备了电池负极用La_0.35Y_0.65Ni_3.5Mn_0.2Al_0.1储氢合金,研究了退火温度对储氢合金微观结构与电化学性能的影响。结果表明,随着退火温度从1173 K增加至1373 K,储氢合金中Ce₅Co₁₉相丰度先增大后减小,Ce₂Ni₇相和LaNi₅相逐渐转变成LaNi₃相,Ce₂Ni₇相在退火温度大于等于1273 K时消失;储氢合金在退火温度为1273 K时具有最正的腐蚀电位和最小的腐蚀电流密度,此时储氢合金的容量保持率S₁₀₀为89.95%、最大放电容量C_max为385.5 mAh/g,储氢合金电极的循环稳定性与电极表面耐腐蚀性能有关;随着退火温度从1173 K增加至1373 K,储氢合金的HRD₉₀₀...     

高稳定性低成本Mm0.75Mg0.25Ni3.5Co0.2Al0.3储氢合金制备与电化学性能研究

采用高频感应悬浮炉制备Mm_0.75Mg_0.25Ni_3.5Co_0.2Al_0.3(Mm表示富镧混合稀土)铸态合金并进行不同温度的退火处理。XRD分析表明：合金相主要由LaNi₅和La₂Ni₇相组成,退火处理后的合金相LaNi₅和La₂Ni₇衍射峰加强。当退火温度为800℃时,La₂Ni₇晶胞体积达到最大值0.549 7 nm³,说明合金经该温度退火处理,Co、Al合金元素能更好地溶入主相内。电化学测试分析表明：合金经800℃退火处理,其最大放电容量高达351.5 mA·h/g,通过130个充放电循环后容量保持率仍有82.3%,并具备优异的高倍率放电性能。     

热处理工艺对La0.85Ce0.15(NiMnAl)5.30贮氢合金相结构及电化学性能影响

本文研究了无钴La_0.85Ce_0.15(NiMnAl)_5.30贮氢合金在不同热处理工艺下相结构及电化学性能变化规律。衍射分析表明退火参数优化后的合金仍为CaCu5单相,温度升高后结晶度增加但活化性能变差;PCT测试结果显示920℃退火时吸氢量达到0.8902;温度升高后吸氢量呈现降低趋势,放氢压力也明显增加;经过980℃热处理8h后晶体结构改善明显,其吸放氢前后膨胀体积变化最小,抗粉化能力强。无钴合金熔点降低、温度升高后利于体相中元素扩散;活化性能降低的同时合金最大放电容量也有所降低。980℃制备合金电化学性能最优,同时具备较好的贮氢性能。     

钒掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料电化学性能的影响

LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ (LNCM)因其高比容量等优点在动力电池领域受到广泛关注。然而,较差的循环性能和严重的安全问题限制了其应用前景。离子掺杂是提高材料电化学性能的有效方法之一。采用溶胶凝胶法,以NH₄VO₃为钒源,成功制备了钒掺杂LiNi_1/3-xCo_1/3Mn_1/3V_xO₂正极材料。结果表明:LiNi_1/3-0.02Co_1/3Mn_1/3V_0.02O₂ (LNCMV)电极材料表现出优秀的储锂性能(0.5 C时,80次循环后,放电比容量为169 mAh/g)。通过V⁵⁺替代LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极...     

基于Nd6Co13Cu晶界重构的高抗蚀性钕铁硼磁体

抗蚀性差是长期限制多元多相钕铁硼永磁材料应用的关键问题之一。富Nd晶界相电极电位远低于Nd₂Fe₁₄B硬磁主相，是导致抗蚀性差的组织结构根源。本文基于晶界重构思路，设计并制备了Nd₆Co₁₃Cu (%,原子分数)高电位辅合金和(Pr, Nd)_28.00Fe_balB_1.03 (%,质量分数)低稀土含量的2∶14∶1型主合金，通过双合金方法，制备了不同Nd₆Co₁₃Cu添加量的重构磁体，综合磁性能/抗腐蚀性能测试和显微组织结构/成分分析，揭示了重构磁体的性能变化规律和调控机理。结果表明，2%Nd₆Co₁₃Cu添加量的重构磁体综合性能优异，总稀土含量仅为28.46%,湿热环境下96 h腐蚀失重仅为0.28 mg/cm²,为相同稀土含量未重构磁体的26%,磁性能[B_r=14.03 kG,H_cj     

镁基储氢合金La0.47-xSm0.53MgxNi3.35Al0.15的制备和退火工艺研究

对易挥发金属Mg进行合金化处理,采用自制的二次加料设备和自动浇铸设备,通过真空感应熔炼法制备了La_0.47-xSm_0.53Mg_xNi_3.35Al_0.15储氢合金,研究了合金组分和退火温度对合金热力学性能和电化学性能的影响。测试结果表明,Mg合金化处理和二次加料方式有利于合金组分的控制;金属Mg含量的增加,有利于合金最大放电容量的提高和合金倍率性能的提高,但降低了合金的循环稳定性;退火温度的提高,有利于合金的循环寿命,但使合金倍率性能下降;采用T+50℃、保温10 h退火制度的合金La_0.32Sm_0.53Mg_0.15Ni_3.35Al_0.15,组分均匀,Ce₂Ni₇相丰度达到91.97%;最大放电容量可达355.3 mA·h/g;容量保持率80%的循环次数大于200周;HRD3500>60%,综合性能较为优越。     

富锂材料Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2的ZrO2包覆及电化学性能

近几年,锂离子电池富锂材料xLi₂MnO₃·(1-x) LiMO₂(M=Ni、Co、Mn等) 由于其高放电比容量、高电压、低廉的价格受到人们越来越多的关注.但是,富锂材料循环性能差、倍率性能低、首圈充放电效率低和电压降等问题是阻止富锂材料商业化的几个主要原因。采用液相法合成富锂材料Li[Li_0.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13]O₂,通过表面包覆一层ZrO₂, 放电倍率1 C下循环100圈之后,2% ZrO₂包覆量的富锂材料的放电比容量比未包覆的放电比容量多53.8 mAh/g,大大提高富锂材料的循环性能.      

铌掺杂对镍基正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能影响

解决镍基正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的电化学循环稳定性和高温循环性能是其产业化推广应用的关键。研究了掺杂铌改性高镍正极材料,优化材料的电化学性能,提升循环稳定性。首先以硫酸盐为原料,在N₂保护气氛下,采用共沉淀法合成三元球形Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1（OH）₂前驱体,通过高温固相反应与LiOH·H₂O,Nb₂O₅合成Li（Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1）_1-xNb_xO₂（x=0,0.01,0.02,0.03）系列正极材料。X射线衍射结果表明,Nb5+离子可少量进入正极材料晶格,并在正极材料表面形成化学稳定性好的Li₃NbO₄。当x=0.02时,在室温25 ℃,电压2.75~4.2 V,0.2 C倍率下首次放电比容量为172.9 mAh/g,100次循环后容量保持率为97.47%,在50 ℃,0.5 C倍率下循环20次容量基本不变,平均放电比容量为183.7 mAh/g,且该样品具有较好的倍率性能。      

不同化学计量比La-Y-Ni系储氢合金的研究Ⅱ:氢化反应与电极反应特性

为了了解不同化学计量比La-Y-Ni系储氢合金的氢化反应与电极反应特性,利用Sieverts装置、电化学测试装置测试了化学计量比B/A值分别为3.0、3.5、3.58、3.67、3.8五个合金样品的PCT曲线、充/放电循环曲线、放电动力学特性。实验结果表明,该系列合金的平台压力均小于0.1 MPa,多次氢化/脱氢循环后呈现非晶化趋势,平台压力有所升高;该系列合金容易活化,AB_3.5合金具有386.5 mAh·g^-1最大放电容量,AB_3.5、AB_3.58、AB_3.67合金表现出良好的电化学动力学特性。     

氢化物对Mg2Ni基合金储氢性能的影响

采用机械球磨法制备了纯Mg₂Ni合金和加入添加剂的Mg₂Ni+10%(质量比,下同)TiH₂、Mg₂Ni+10%NbH储氢合金,研究了添加剂TiH₂或NbH对Mg₂Ni储氢合金物相组成、显微形貌和储氢性能的影响。结果表明,相较于纯Mg₂Ni储氢合金,充分吸氢/放氢后,添加了10%TiH₂或10%NbH的储氢合金的Mg₂Ni H₄/Mg₂Ni相晶胞体积均不同程度地减小;机械球磨后,TiH₂在储氢合金中均匀分布,NbH存在一定程度团聚。添加10%TiH₂或10%NbH的Mg₂Ni储氢合金的吸氢平台和放氢平台都高于纯Mg₂Ni合金,放氢反应过程中的焓变和熵变都小于纯Mg₂Ni合金。在相同时间内,储氢合金的放氢容量从大到小的顺序为：Mg_2...     

La15Fe77-xNixMn5B3（x=55,60,65,70,75）储氢合金的结构与电化学性能研究

用熔炼-快淬工艺制备La15Fe77-xNixMn5B3(x=55,60,65,70,75)储氢电极合金。采用XRD、SEM、EDS及电化学方法研究合金的组织结构、放氢平台特性和电化学性能。研究结果表明,La15Fe77-xNixMn5B3(x=55,60,65,70,75)合金均为多相结构,主相是LaNi5相,另外还有(Fe,Ni)相和La3Ni13B2相。随Ni含量增加,合金电极的最大放电容量逐渐增加,活化次数明显减少,放氢平台特性变好,高倍率放电性能明显改善。     

压电材料K0.5Na0.5NbO3表面修饰高镍正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2的电化学性能研究

采用原位包覆法制备压电材料K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)表面修饰高镍正极材料LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂,并对其进行电化学性能研究。XRD图谱表明,KNN表面修饰样品并未改变高镍正极材料的层状结构。通过XRD结构精修也证实了KNN的存在且本体材料的晶体结构未受影响。EDS面扫描结果表明,KNN已成功地包覆在高镍正极材料的表面。电化学性能测试结果表明,在2.8～4.3 V电压范围内,0.1 C倍率下改性样品KNN@NCM83的初始放电比容量升高;循环100圈后,改性样品仍保持157.8 mA·h/g的放电比容量,容量保持率为82.3%,而原始样品NCM83仅保持133.6 mA·h/g的放电比容量,容量保持率为75.2%。与原始样品相比,KNN@NCM83表现出了更优异的倍率性能,在5 C和10 C倍率下的放电比容量分别为155.6、148.6 mA·h/g,表明KNN能有效提高高镍正极材料的Li⁺     

合成方法对富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2电化学性能的影响

采用共沉淀法、溶胶凝胶法和固相法合成了富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,并通过XRD、SEM、EDS等对所合成材料的物相结构和微观组织等进行了表征,采用电池测试系统对由合成材料组装的CR2032纽扣式半电池进行电化学性能测试。研究表明,三种合成方法都成功合成了具有层状结构的富锂锰基正极材料,其中共沉淀法制备的样品阳离子混排程度最低,元素分布和颗粒大小均匀,晶界边缘清晰,并且无明显团聚。从电化学性能来看,在2.0～4.8 V的电压范围内,0.1 C倍率下共沉淀法合成样品的首圈放电比容量最高,在充放电循环100圈后,仍保持195.8 mA·h/g的放电比容量,容量保持率为87.3%。相较而言,溶胶凝胶法和固相法制备的样品容量保持率较低,分别为84.5%和83.8%。与溶胶凝胶法和固相法制备样品相比,共沉淀法可有效提高Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13...     

Al2O3/LiAlO2协同提升LiNi0.92Co0.04Mn0.04O2正极材料循环稳定性的研究

锂离子电池(LIBs)是最普遍的储能设备之一,高镍LiNi_0.92Co_0.04Mn_0.04O₂正极因其放电比容量高而备受关注,然而,在长循环的过程中,由于正极表面的活性物质发生了化学和结构变化,LIBs的能量存储能力会随着循环的进行而减弱。理解和缓解这些退化机制是减少容量衰退的关键,从而提高锂离子电池的循环寿命。包覆是常见的改性手段,可改善高镍LiNi_0.92Co_0.04Mn_0.04O₂正极界面稳定性并降低表面降解的程度。但是,常规包覆方法形成的包覆层的厚度和均匀性难以调控,为了改进此问题,本研究建立了一种Al₂O₃/LiAlO₂薄膜,对LiNi_0.92Co_0.04Mn_0.04O₂具有协同改性效应,可形成厚度均匀的双包覆层,增强正极材料的循环性能和结构稳定性。研...     

Ce替代La对合金LaNi4.5Al0.5储氢性能及热力学的影响

金属Ce替代LaNi_4.5Al_0.5合金中的La用以提高金属吸/放氢热力学性能。通过研究合金La_1-xCe_xNi_4.5Al_0.5(x=0～0.4)的相结构、储氢热力学以及吸/放氢动力学发现,所制备的合金主相为六方晶系LaNi₅相;随着Ce替代量的增加(x=0～0.4),合金晶体结构中a轴呈现减小的趋势、c轴及各向异性(c/a)呈现出先增大后减小再增大的趋势;储氢性能测试表明,随着Ce替代量的增加,合金的吸/放氢平台压升高,最大储氢量减小;合金吸/放氢反应热优化程度与各向异性(c/a)呈现出相同趋势,当x=0.2时,合金吸放氢反应焓变分别降低至26.33 kJ/mol和24.30 kJ/mol。     

Phase forming law and electrochemical properties of A2B7-type La-Y-Ni-based hydrogen storage alloys with different La/Y ratios

The effects of different proportions of La and Y elements in the A-side on the structure and properties of A₂B₇-type La-Y-Ni hydrogen storage alloys were investigated.The(La,Y)₂Ni₇ hydrogen storage alloys with different La/Y ratios were prepared by sintering the Y₂Ni₄ precursor and different AB₅-type precursors at 1298 K for 5 h and subsequently annealed for 20 h at 1248 K.All the alloys only contain Ce₂Ni     

高压复合储氢装置用Ti-Zr-Cr-Mo-Mn储氢合金

高压复合储氢装置将高压储氢技术与固态储氢材料相结合，具有高压气态储氢质量储氢密度高与固态储氢材料体积储氢密度高的双重优势，有效提升实用化高压复合储氢装置的能量储氢密度和空间利用率。发展适合于高压复合储氢装置用固态储氢材料是提升高压复合储氢装置性能的关键。本文研究了矿产资源丰富、低成本的AB₂型Ti-Zr-Cr-Mo-Mn储氢合金，结果表明(Ti_0.85Zr_0.15)_1.1Cr_0.95Mo_0.05Mn储氢合金在303,323和343 K放氢平台压分别为0.78,1.44和2.46 MPa,303 K下最大吸氢容量1.76%，吸氢平台压为1.02 MPa，滞后因子为0.27，吸氢焓变(ΔH)和熵变(ΔS)分别为21.5 kJ·mol^-1 H₂和90.3 J·K^-1·mol^-1 H₂，适用于高压复合储氢装置用储氢合金。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的合成与性能

采用共沉淀-高温固相法制备LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂正极材料,利用XRD和SEM对所制试样的晶体结构和形貌进行表征,研究了烧结温度对材料电化学性能的影响.结果表明,焙烧温度为850 ℃制备的材料具有较好电化学性能,在25 ℃,电压范围为2.75~4.2 V,1 C充电6 C放电下首次放电比容量为124.2 mAh/g,50次循环后容量保持率为95.2 %.