铸态和退火态A2B7型La—Mg—Ni系合金的电化学研究

为了改善铸态La3MgNi14合金的电化学性能,在0．3MPa氩气气氛下对La3MgNi14合金进行了10h退火处理,退火温度分别为1123,1223和1323K。采用x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学实验研究了合金的微观结构和电化学性能。结果表明,铸态及1123K温度退火后的合金由LaNi5相、（La,Mg）2Ni7相以及少量的LaNi2相组成。1223K温度退火后合金含有LaNis,（La,Mg）2Ni7和（La。Mg）Ni3相。1323K温度退火后合金的主相为LaNi5和（La,Mg）Ni3相。与铸态合金相比,退火后合金组织更加均匀,晶粒长大。随着退火温度的增加,合金的一些电化学性能（如最大放电容量、放电效率、循环稳定性）以及动力学参数（如高倍率放电性能）增强,而电位差和电荷迁移电阻降低。在本研究范围内,为了放电容量和循环稳定性之问的平衡,铸态La3MgNi14合金的适宜退火温度为1323K。     

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。     

退火对La0.75Mg0.25Ni3.5 Co0.4贮氢合金电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni-Co系合金电极的循环稳定性,对铸态合金La0.75Mg0.25Ni3.5 Co0.4在0.3MPa压力氩气保护下进行不同温度的退火(1123,1223和1323K),保温时间均为10h.研究了退火温度对合金的电化学性能的影响.X射线衍射(XRD)分析结果表明,铸态及1123K温度退火后合金主要由LaNi5,(La,Mg)2(Ni,Co)7相以及少量LaNi2相组成;退火温度为1223和1323K时,合金中LaNi2相消失,合金主要由LaNi5,(La,Mg)2(Ni,Co)7及(La,Mg)(Ni,Co)3相组成.随退火温度升高,最大放电容量从341.2mAh/g增加365.8mAh/g;循环稳定性得到改善,100次充放电循环后容量保持率从铸态合金的58.63%提高到1323K时的72.91%.     

La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx贮氢合金的相结构和电化学性能

研究了Mn替代Ni对La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx(x=0,0.3,0.6,0.9)贮氢合金相结构和电化学性能的影响。XRDRietveld全谱拟合分析表明:Mn替代改变了合金的物相组成和物相的丰度。LaNi3相消失,αLa2Ni7相丰度的变化表现为先增加(x=0,0.3)后减少(x=0.6,0.9),LaMgNi4相和La5Ni19相的丰度则随合金中Mn含量x的增加而增加。Mn替代Ni降低了合金的贮氢容量、最大电化学放电容量和活化性能,La2Mg0.9Al0.1Ni7.2Co1.5Mn0.3合金电极表现出最好的电化学循环稳定性,合金的高倍率放电性能随Mn含量的增加降低,这归因于交换电流密度(I0)和氢扩散系数(D)的降低。     

退火处理对La1．5Mg0．5Ni7．0贮氢合金相结构和电化学性能的影响

研究了退火温度对A287型La1.5Mg0.5Ni7.0合金的相结构和电化学性能的影响。结果表明：铸态合金由LaNi，相、LaMgNi4相、（La，Mg）Ni3相以及Gd2Co7型相组成，退火处理后，合金由Gd2Co7型相、Ce2Ni7型相和PuNi3型（La，Mg）Ni3相组成：随着退火温度升高，PuNi3型相的丰度减小，ce2Ni7型相的丰度增加，（La，Mg）Ni3相的a轴参数、c轴参数和晶胞体积均增大；经1073K保温24h退火后，合金电极具有最高的放电容量（391．2mAh／g），退火温度升高，合金的最大放电容量略有降低：合金电极的循环稳定性随着退火温度的升高不断提高，在1173K时合金电极经150次循环后其电极容量保持率C150／Cmax=82％；合金的高倍率放电性能（HRD）随退火温度升高略有增加，在1173K时，合金电极的HRD最好（HRD900=89．0％）；交换电流密度I0、极限电流密度I1及氢扩散系数D随着退火温度的升高而增大。     

Al替代Mg对La2MgNi7.5Al1.5贮氢合金相结构和电化学性能的影响

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5(x=0.0,0.1,0.3,0.5)合金的相结构和电化学性能.XRD结果和EPMA观察表明,少量的Al替代Mg(x=0.1)不改变La2MgNi7.5Co1.5合金的相组成,合金仍然由LaNi3相和αLa2Ni7相组成,然而La2Mg0.9Al0.1Ni7.5Co1.5合金中LaNi3相的丰度明显下降,αLa2Ni7相的丰度则增加,较多的Al替代Mg改变了La2MgNi7.5Co1.5合金的相组成并导致合金中LaNi3相消失,La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5合金中Al含量的变化对合金中不同相晶胞参数的影响不相同.此外,少量的Al替代Mg(x=0.1)几乎不降低La2MgNi7.5Co1.5合金的贮氢容量和最大电化学放电容量,但随La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5合金中Al含量的增加,合金的贮氢容量、最大电化学放电容量和活化性能不断下降,Al替代Mg能明显提高La2MgNi7.5Co1.5合金的电化学循环稳定性,对提高该合金电极的高倍率放电性能也是有利的.     

La0．67Mg0．33Ni2．5Co0．5贮氢合金的制备和MH电极性能研究

采用高频感应熔炼方法制备了PuNi3型La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金;用X射线衍射分析和电化学方法研究了添加不同Mg含量以补偿Mg元素烧损时合金的组织结构和电化学性能。X射线衍射分析(XRD)表明,铸态合金由．PuNi3型主相和少量的CaCu5型第二相组成,铸态合金经1223K和10h退火处理后,CaCu5型第二相可明显减少,其中Mg增加10％时得到纯度较高的PuNi3型组织。电化学测试表明,增加适当Mg含量和进行退火热处理能明显提高和改善合金电极容量、循环稳定性和大电流放电性能。与AB5型和。482型Laves相贮氢合金比较,PuNi3型La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金具有电极容量高及优良的大电流放电性能。     

Al对La—Mg-Ni系贮氢合金电极电化学性能的影响

采用固相扩散法制备La0.7Mg0.3Ni3.5-xAlx(x=0,0.1,0.3,0.7,1.0)和La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.7-xAlx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氧合金,采用X射线衍射、能谱分析及循环伏安等方法分析含金的相结构和电极电化学性能,研究元素Al替代对合金电化学性能的影响.结果表明:合金由LaNi5、La2Ni7和LaNi3三相组成,随着Al替代量的增加,La2Ni7相晶胞逐渐膨胀,LaNi5相大量减少,LaNi3相增加,La2Ni7相有利于合金电化学性能的提高,然而过高的Al含量会对合金的放电性能带来不利影响.La0.7Mg0.3Ni3.4Al0.1和La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.6Al0.1合金电极的最大放电容量分别为354.5 mA·h/g和373.1 mA·h/g.循环伏安测试显示较明显的氧化峰和还原峰,且峰电位差较小,反映合金电极较好的吸放氢反应可逆性.     

La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0.0-0.35）贮氢合金相结构和电化学性能研究

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0.0-0.35）合金的相结构和电化学性能。XRD结果和EPMA观察表明：La0.67Mg0.33Ni3.0合金由LaNi3相和La2Ni7相组成。然而La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0．1，0．2，0．35）合金不含LaNi3相。研究结果表明Al替代Ni改变了La0．67Mg0．33Ni3.0合金的相结构，Al替代Ni不利于La0．67Mg0．33Ni3.0合金中LaNi3相的形成。此外，随Al含量的增加，La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0．1，0．2，0．35）合金的相结构也发生了变化。WDS分析表明：随La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金中X的增加，Al在LaNis相中的含量增加，但Al在LaNi2相的含量很少并且几乎不随X变化。电化学性能测试表明：Al替代Ni提高了La0.67Mg0.33Ni3.0合金电极的循环稳定性。但La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金电极的放电容量却随Al含量的增加而明显降低。     

M（M=Sm,Nd,Pr）替代La对A2B7型贮氢合金电化学性能的影响

采用M（M=Sm,Nd,Pr）部分替代La,用合金熔炼及退火的方法制备La0.8–xMxMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05（M=Sm,Nd,Pr;x=0–0.4）电极合金,以提高RE–Mg–Ni系A2B7型贮氢合金的电化学性能。用X射线衍射（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）分析合金的相组成和显微结构。结果表明,合金由六方结构Ce2Ni7型的（La,Mg）2Ni7相与六方结构Ca Cu5型的La Ni5相组成。随着M替换量的增加,铸态及退火态合金的放电容量均出现最大值。铸态及退火态合金的循环稳定性均随着M替换量的增加而增加。此外,合金的电化学动力学性能（包括高倍率放电性能、电荷传递速率、极限电流密度、氢扩散系数）均随着M替换量的增加呈现先上升后下降的趋势。     

Zr替代La对快淬态A2B7型电极合金结构及电化学性能的影响

用铸造及快淬工艺制备了A2B7型电极合金,合金的名义成分为La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)。深入研究了Zr替代La对合金微观结构及电化学性能的影响。用XRD、SEM、TEM分析了合金的结构。结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,含有两个主相(La,Mg)Ni3和LaNi5以及一个残余相LaNi2。Zr替代La使合金中LaNi5相明显增加,并促进快淬态合金中形成非晶相。电化学测试的结果表明,Zr替代La明显降低合金的放电容量,但显著改善合金的电化学循环稳定性。当Zr含量小于0.1时,合金的放电容量随淬速的增加而先增加后减小,合金的循环稳定性随淬速的增加而单调增加。     

铸态及退火态La_(0.8-x)Pr_xMg_(0.2)Ni_(3.35)Al_(0.1)Si_(0.05)(x=0~0.4)电极合金的电化学贮氢性能(英文)

采用铸造及退火工艺制备了La0.8-x Prx Mg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)电极合金。系统研究了Pr的替代对合金的结构与电化学储氢性质的影响,结果表明除少量残余LaNi3相外,铸造及退火合金是由六方Ce2Ni7型(La,Mg)2Ni7相与六方CaCu5型LaNi5相构成的。Pr对La的置换对合金的电化学储氢性质产生明显影响,铸造及退火合金的放电容量和高倍率放电能力随Pr含量的增加先升后降。当Pr含量由0增加至0.4时,铸造及退火合金的100次充放电循环后容积保持率S100从64.96%和72.82%分别增加至77.94%和91.81%。     

高温退火R0.67Mg0.33Ni3.0(R= La, Ce, Pr, Nd)贮氢合金电化学性能研究

采用Ce﹑Pr和Nd少量混合稀土部分替代La,采用感应熔炼及高温退火工艺制备(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)系列贮氢合金。结果表明,与La0.67Mg0.33Ni3.0合金相比较,混合稀土元素加入后对合金的相组成没有本质影响,(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)合金微观组织由主相PuNi3型结构与LaMgNi4第二相组成;随混合稀土加入和Pr含量x的增加,PuNi3型相晶体结构的晶胞体积和a轴减小,但c轴及轴比c/a增大。电化学性能测试结果表明,用混合稀土Ce﹑Pr和Nd少量替代La后均能明显改善合金的综合电化学性能,合金的电化学容量与La0.67Mg0.33Ni3.0合金(392.0mAh/g)比较虽略有下降,但随Pr含量x的增加,混合稀土合金电极容量有所提高(384mAh/g);经100次循环后,混合稀土合金电极容量保持率从La0.67Mg0.33Ni3.0合金时的64%提高到82%～83%,其高倍率放电性能则从78.4%提高到了89%～91%。     

快速凝固制备La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1贮氢合金的相结构及电化学性能

采用感应熔铸＋退火处理及快速凝固方法制备了La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1贮氢合金。系统研究了快速凝固对合金的相结构、微观组织及电化学性能的影响。XRD分析表明，随着冷却速率的增加，La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1合金的相组成发生了明显变化。退火合金由αLa2Ni7主相（Ce2Ni7型结构）和少量LaNi3相（PuNi3型结构）组成。随着冷却速率的增加，合金中出现LaNi5相（CaCu5型结构）和LaMgNi4（MgCu4Sn型结构）相，且新相的相丰度增加，aLa2Ni7相和LaNi3相的丰度减少。EPMA分析表明，快速凝固方法制备的La2Mg0．9Ni7．5Co1．5Al0.1贮氢合金为柱状晶组织且晶粒细小。合金电极的电化学测试表明，冷却速率对合金的活化性能影响不大。随冷却速率的增加，合金的最大放电容量减少、高倍率放电性能下降。在较低的冷却速率下（5m／s），合金电极的循环稳定性改善不明显，而随着凝固速度的进一步增加（20m／s），合金电极表现出较好的循环稳定性。     

A2B7型贮氢合金相结构及电化学性能研究

采用感应熔炼方法制备La0.75Mg0.25Ni3.5-xMnx(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)四元贮氢合金,系统地研究合金B侧Mn对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响。XRD分析表明,La0.75Mg0.25Ni3.5-xMnx由La2Ni7相(包括Gd2Co7型高温相和Ce2Ni7型低温相)组成。此外,Mn的加入,使该类合金中出现LaNi5相,但是在含Mn量较高(x=0.15,0.2)的合金中LaNi5相消失。电化学测试表明,随Mn含量的增加,合金电极活化次数变化不大,合金电极的最大放电容量减小,高倍率放电性能、交换电流密度变差,循环稳定性、极限电流密度均得到明显的改善。     

A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx（x=0-0．3）合金相结构及电化学性能

采用感应熔炼方法制备了A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx（x=0，0．02，0．06 0.1，0．3）四元贮氢合金，系统研究了Al元素部分替代Ni对A2B7型La0.75Mg0.25Ni3．5合金相结构及电化学性能的影响。X射线衍射（XRD）分析表明：La0.75Mg0.25Ni3．5由单一La2Ni7相组成：Al元素加入后，开始出现CaCu5型LaNi5相，当x=0．3时，LaNis相成为合金的主相。Rietveld分析表明：随着Al含量的增加，LaNi5相逐渐增多，Al的加入利于CaCu5型LaNi5相的形成。电化学测试表明：Al替代Ni对A2B7型合金La0.75Mg0.25Ni3．5电极活化性能影响不大：而最大放电容量随Al在La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx，合金中替代量的增加而减小。当放电电流密度为1600mA／g时，合金的倍率放电性能由68.8％（x=0）增加到81．16％（x=0．1）然后减小到65．67％（x=0.3）。此外，La0.75Mg0.25Ni3．5-xAlx合金电极循环稳定性先增加而后下降。x=0．06时合金电极容量保持率最大（S100=85.21．％）。     

快淬对La0.7Mg0.3Co0.45Ni2.55-xCux (x=0-0.4)电极合金微观结构及电化学性能的影响

应用铸造及快淬工艺制备了La0 7Mg0.3Co0.45Ni2.55-xCux (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)贮氢电极合金,研究了快淬工艺对合金微观结构及电化学性能的影响.XRD,SEM及TEM的分析结果表明,铸态及快淬态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相,LaNi5相以及LaNi2相.快淬对合金的相组成没有明显影响,但显著地改变了合金的相丰度.快淬还显著地改善合金的成分均匀性,并使合金的晶粒明显细化.电化学测试的结果表明,快淬大幅度提高合金的电化学循环稳定性,但使合金的放电容量和活化性能下降.快淬对合金的放电电压特性具有明显的影响,当淬速大于15m/s时,快淬降低合金的放电电压,并使放电平台的斜率明显增大.     

铸态及快淬态La0. 55 M0. 2 Mg0. 25 Ni3.2C00.2 Al0.1（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. 55 M0. 2 Mg0. 25 Ni3.2C00.2 Al0.1（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）、Tafd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。     

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。     

磁热处理对La—Mg—Ni-Co合金微结构与电化学性能的影响

考察La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金分别在铸态、热处理及磁热处理3种状态下的微结构及其电化学性能.通过XRD衍射及SEM分析贮氢合金的物相组成和电极合金循环后的形貌,研究Co部分替代Ni以及有无外加磁场下热处理对合金微结构与电化学性能的作用规律.结果表明:经Co部分取代的La-Mg-Ni铸态合金经过50次循环后,放电容量保持率从64.46%提高到74.80%;经磁热处理后,La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金的最大放电容量为324.80mA·h/g,较常规热处理合金的容量提高了10.59%,放电容量保持率为83.07%,其放电平台更为宽广且平坦:磁热处理的引入进一步降低贮氢合金电极的极化电阻,改善合金电极动力学性能.