La0.6Ce0.4(NiCo0.16-xMn0.1Alx)5(x=0.04,0.06,0.08)合金制备及电化学性能研究

采用快淬工艺制备La0 6Ce0.4(NiCo0.16-xMn0.1Alx)5(x=0.04,0.06,0.08)储氢合金,并通过XRD、恒流充放电等测试方法对合金的相结构及电化学性能进行表征.试验结果表明:随着x增大,合金的放电容量下降,高倍率放电性能变差,但合金的循环稳定性得到明显改善;当x=0.08时,以715mA/g电流密度放电,合金循环寿命可以达到205次.交流阻抗测试结果表明,Al部分取代Co,使得电极的交换电流密度降低,以及氢原子在合金电极中的扩散速率减小.     

无镨钕高功率La1-xCex(NiCoM)5贮氢合金电化学性能的研究(一)

采用真空电弧熔炼-热处理方法制备了一系列无镨钕高功率La1-xCex(NiCoM)5贮氢合金,研究了其相结构和电化学性能,考察了其电化学动力学特性.XRD分析结果表明,合金均为单一的CaCu5型六方结构相,晶胞体积和晶胞参数随Ce含量的增加而减小,导致最大放电容量下降.随Ce含量增加(x=0.08~0.46),氢的扩散系数由10.5×10-11 cm2/s增加至16.6×10-11 cm2/s,交换电流密度由101.1mA/g增加至123.5mA/g,合金极化电阻由254.0mΩ下降至207.9mΩ,表明合金表面电催化活性和大电流放电循环稳定性有所改善;当Ce的含量达到0.46后,再继续增加,贮氢合金的电化学动力学性能反而下降.试验结果表明:当Ce含量为0.46时,合金电极具有较好的表面电催化活性和电化学动力学性能.此时,合金电极7C放电容量为239.8mA·h/g,大电流充放电循环寿命为310次.     

无镨钕高功率La1-xCex(NiCoM)5贮氢合金电化学性能研究(Ⅱ)

采用真空快淬熔炼-热处理方法制备了一系列无镨钕高功率La1-xCex (NiCoM)5贮氢合金,并对其相结构、活化性能及电化学性能进行了研究,考察了其高倍率放电特性.XRD分析结果表明,合金均为单一的CaCu5型密排六方结构,晶胞体积和晶胞参数随Ce含量的增加而减小.电化学测试结果表明:随Ce含量增加(x=0.09～0.70),合金活化次数由3次增加至11次;7C放电的初始容量由248.3mA·h/g下降到168.2mA· h/g;电极搁置5d后的自放电率由13.6％增加至46.2％,而高倍率放电性能(HRD)和高倍率充放电循环稳定性均先增加而后下降.当Ce含量为0.45时,合金7C放电的初始容量为233.8mA·h/g、充放电循环寿命为331次、活化次数为5次、HRD为71.23％,其搁置5d后容量损失率为28.17％(自放电率).     

快淬态AB5型贮氢合金的结构与电化学性能研究

采用双辊快淬法制备Mm(NiCoAlMn)x(4.8＜x＜5.2)稀土贮氢合金,分析测试了合金的微观结构、吸放氢和电化学性能.结果表明,合金晶粒尺寸小于50 nm,组织形貌为柱状晶结构;吸放氢平台较宽,可逆性好;合金粉活化快、放电容量高,循环寿命长,大电流放电性能好.     

无镨钕La1-x Cex(NiCoMnAlCuSnFeB)5.1贮氢合金的电化学特性

采用真空电弧熔炼-热处理制备了一系列无镨钕稀土基AB5型贮氢合金,研究了Ce掺杂量对贮氢合金La1-xCex(NiCoMnAlCuSnFeB)5.1的相结构、吸放氢PCT曲线和电化学性能的影响.XRD分析结果表明,该系列贮氢合金均为CaCu5型六方结构,晶胞体积随Ce含量的增加而减小.由合金的吸放氢PCT曲线可知,随Ce含量的增加,合金的吸氢平台压升高而吸氢量减少.对合金的电化学性能测试结果表明,随Ce含量的增加,合金的电化学容量减小而电化学稳定性则有所改善.在La1-xCex (NiCoMnAlCuSnFeB)5.1贮氢合金中,当Ce含量(原子分数)为0.15～0.23时,合金在0.2C的放电比容量为349.5～333.1mA·h/g,高倍率放电性能HRD7C为75.53,～73.21,,当合金电极的容量保持率Sn为80,时,合金电极的充放电循环次数为269～365次.     

Cu代替部分Co对Mm(NiMnAlSiFe)4.2-4.7Co0.65-xCux合金性能影响的研究

为获得高性价比的商业化AB5型贮氢合金,研究了以Cu代替部分Co对Mm(NiMnAlSiFe)4.2-4.7Co0.65-xCux(x≤0.38 mol)合金的电化学性能的影响.实验结果表明,Cu添加量为0～0.38mol时,其最大放电比容量Cmax由352.7 mA·h/g降至310.9 mA·h/g,高倍率放电性能HRD2520由65.82,降至34.13,;合金充放电循环300次,容量保持率S300由81.89,降至62.58,;合金的初始活化次数为2～3次,氢平台区则变窄,吸氢平台压先上升而后下降.Cu添加量为0.10 mol时,合金具有较好的性价比:Cmax=333.2 mA·h/g,HRD2520 =60.27,;容量保持率为80,时,循环寿命为346次;吸氢平台压为0.082 MPa,最大吸氢量可达1.00,.     

快淬态无钴LaNixCu4.5-x Mn0.3Al0.2型贮氢合金特性的研究

采用快淬工艺制备了LaNixCu4.5-xMn0.3Al0.2无钴贮氢合金,同时对其充放电性能进行了研究.结果表明:快淬态合金为CaCu5型单一相结构;随着贮氢合金中铜含量的增加,贮氢合金的放电比容量和活化性能降低,合金的放电平台明显降低,但循环性能得到明显提高,当x=3.0时,合金的充放电综合性能较好;与铸锭工艺相比,快淬工艺所制备的合金的活化较慢,但放电比容量及循环性能得到提高.     

酞菁铁对新型La-Mg-Ni基储氢合金电化学性能的影响

为提高La-Mg-Ni基储氢合金La_(0.73)Ce_(0.18)Mg_(0.09)Ni_(3.20)Al_(0.21)Mn_(0.10)Co_(0.60)在Ni/MH二次电池中的电化学性能,将合成的酞菁铁作为添加剂添加到合金中,考察不同含量的酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金电化学性能的影响。结果表明,添加酞菁铁后,合金的相结构没有变化。将不同含量的酞菁铁加入到储氢合金后,合金的最大放电容量变化不大,循环50次后的放电容量保持率从62.6%提高到75.3%,合金电极的交换电流密度I0、极限电流密度IL均有较大幅度增加,抗腐蚀性能也有提高,表明酞菁铁有效改善了储氢合金电极的综合电化学性能。     

MlNi5-x(CoMnAl)x贮氢合金铸锭的组织与性能

用XRD,SEM对感应熔炼法制备的MINi5-x(CoMnAl)x(MI为富镧混合稀土)贮氢合金的结构和组织进行了研究.结果表明该合金是单相CaCu5型贮氢合金,其晶格常数为a=0.50328 nm,c=0.39812 nm.用混合酸(V硝酸V氢氟酸V甘油=123)腐蚀能观察到合金的金相组织形貌.铸态合金表层为细晶粒区,心部为粗晶粒区.EPMA分析表明铸态合金中的成分分布不均匀,心部稀土成分明显偏离平均成分.用BS-9300对合金各部位的样品粉末进行电化学性能测试,心部的电化学性能较差.     

Ti含量对CrCoNiTi_(x)中熵合金组织与性能的影响北大核心

铸态CrCoNi中熵合金相比传统合金具有优异的性能,但其室温强度不高,限制了其应用。采用合金化法,通过添加不同含量的Ti元素,制备铸态CrCoNiTi_(x)(x=0、0.2、0.4、0.5)中熵合金,研究不同Ti含量对CrCoNiTi_(x)中熵合金的物相结构、微观组织、力学性能的影响。结果表明:x=0.2时,合金组织中析出Ni_(3)Ti金属化合物,合金的强度提高到643 MPa,延伸率降低至24%,x=0.4时,组织中析出Ni_(3)Ti与Cr_(3)Ni_(2)金属化合物,强度和延伸率急剧降低,x=0.5时,合金几乎无塑性,但硬度达到最高,为769.51 HV。添加Ti元素后,由于金属化合物的产生,合金脆性增加,硬度增加,若要使合金的强韧性较好,Ti元素含量应小于0.2,添加Ti元素后,合金的耐腐蚀性下降。     

燃烧合成Mg-Al-Ni三元合金及其储氢性能

采用Al部分替代Mg2Ni中的Mg燃烧合成三元储氢合金Mg2-xAlxNi（x=0～0．5）。XRD分析表明当x=0．5时主相为Mg3AlNi2新相，电化学测试表明新相的引入明显地改善了合金的储氢性能，其放电容量和循环寿命均有不同程度的提高。球磨改性后的合金更易活化，放电容量也有较大幅度的提高。     

导电剂对储氢合金MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2电极电化学性能的影响

以铜粉作为导电剂,与镍氢电池负极材料MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2储氧合金粉按不同质量比混合后制成电极,研究储氢合金电极的电化学性能.结果表明,当储氢合金与铜导电剂按质量比1:2混合制成电极时,储氢合金电极的活化性能最优.以60mA/g放电电流放电时,合金电极的比容量达到305 mA·h/g,但放电平台略低,极化阻值为251.3mΩ·g,交换电流密度达到102.26mA/g,合金电极的电化学反应阻抗最小.     

球磨法制备LaNi4Al-CoB复合合金电化学性能研究

采用球磨法制备LaNi4 Al-CoB复合合金.经过1h球磨复合处理后,X射线衍射(XRD)分析显示CoB合金峰仍然存在,没有改变复合前稀土储氧合金的相结构;电化学测试结果表明,复合合金具有良好的活化性能及放电容量,增加了合金电极的交换电流密度及氢扩散系数,降低了合金电极的极化电阻,表现出良好的电化学动力学性能及催化活性.     

激光重熔合成AlCo_(x)CrFeNiCu高熵合金涂层组织与耐腐蚀性能北大核心

为了提高机械零部件的腐蚀性能,采用冷喷涂辅助激光重熔合成不同Co含量AlCo_(x)CrFeNiCu(x=0、0.5、1、1.5、2)高熵合金涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM、电化学测试系统等设备检测分析了Co含量的变化对合金涂层相结构、显微组织、耐腐蚀性能的影响。结果表明,激光重熔合成AlCo_(x)CrFeNiCu高熵合金涂层是由简单的BCC和FCC相构成,当x=1时高熵合金涂层的晶格畸变最大,随着Co含量的增加,激光重熔合成AlCo_(x)CrFeNiCu高熵合金涂层的等轴树枝晶由少变多并逐渐细化,柱状树枝晶的间距先增大后减小。在3.5%NaCl腐蚀介质中,当x=0.5时高熵合金涂层中Cu元素轻微偏析,有少量点蚀发生,AlCo_(0.5)CrFeNiCu高熵合金涂层自腐蚀电位最正,腐蚀电流密度达到最小,腐蚀速率2.28×10^(-3)mm/a,表现出良好耐腐蚀性。     

镍钴电池Co-S负极材料的电化学特性研究

通过水热法制备Co-S材料,结合XRD分析其相结构,SEM和EDS分析其表面形貌及元素种类,采用充放电测试、循环伏安和交流阻抗法对其进行电化学特性研究。结果表明,该合金仅含有Co3S4、Co9S8和Co(OH)2, 结晶性良好,呈交叉生长的纳米薄片状,放电电流密度为150 mA/g时的最大放电容量为393.1mAh/g,50次循环后的容量保持率高达80.6%。当放电电流密度为1200 mA/g时,该电极的高倍率放电性能为79.3%。通过循环伏安和交流阻抗分析可知Co-S电极主要发生Co/Co(OH)2的法拉第反应,不可逆产物CoOOH的生成降低了活性物质的利用率,导致放电容量衰减。     

球磨AB2-Mg50Ni50复合贮氢合金放电性能

将Zr0.9Ti0.1V0.2Mn0.6Co0.1Ni1.1合金与20%Mg50Ni50非晶球磨,制备AB2-Mg50Ni50复合贮氧合金.采用XRD物相分析、扫描电镜、EDS分析及电化学性能测试,研究球磨时间对AB2-Mg50Ni50复合贮氢材料的结构和电化学吸放氢性能的影响.结果表明,随复合球磨时间增加,复合合金电极放电性能有所提高.经24h球磨的复合材料在常温250mA/g充电3h,50mA/g放电至1.0V的充放电制度下,经过6次循环,放电容量达到435mAh/g.由于AB2与Mg50Ni50非晶合金组元材科之间可能产生的协同耦合作用,使得复合材料Zr0.9Ti0.1V0.2Mn0.6Co0.1Ni1.1-Mg50Ni50出现复合诱导效应,从而改善了AB2合金电极的放电性能.     

A位缺陷对(Pr0.5Sr0.5)1-xFe0.9Ru0.1O3-δ(0≤x≤0.2)阳极材料电化学性能及稳定性影响的研究

通过燃烧法制备了不同A缺位的(Pr_(0.5)Sr_(0.5))_(1-)_xFe_(0.9)Ru_(0.1)O_(3-δ)(PSFR_x,x=0,0.1,0.2)钙钛矿氧化物,并将其用作固体氧化燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)的阳极材料,研究其在还原气氛中的析出及材料结构演变机理,探索其电化学性能及运行稳定性.实验结果表明,在经过在800℃还原2 h后,所有PSFR_x样品的主要相结构都由ABO_3立方钙钛矿相转化为Ruddlesden-Popper(RP)层状钙钛矿相,同时在表面析出Fe-Ru合金纳米颗粒.XRD结果表明,少量的A缺位(x=0.1)可以抑制在还原过程中的杂相生成,保证了B位金属析出后A_2BO_4层状相的稳定性.随后,对SOFC进行的电化学性能测试,随着A缺位的增加,PSFR_x的电化学输出性能随之先上升后下降,A缺位的最佳缺位比例为x=0.1.在800℃下,以PSFR_(0.1)为阳极的电解质支撑单电池在加湿H_2和C_3H_8的最大功率密度分别为0.747和0.528 W/cm~2.进一步,在以C_3H_8为燃料气、恒电流为0.15 A/cm~2条件下对PSFR_(0.1)为阳极的单电池进行放电测试,实现了稳定的功率输出.     

稀土掺杂锂离子电池正极材料锂镍钴氧的研究

采用机械合金(MechanicalAlloying-MA)技术,固相掺杂稀土元素镧,在氧气气氛中高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物,对所得化合物进行了稀土掺杂量及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征。得到性能比较优良的LiNi0.80Co0.2-xLaxO2(x=0.03)化合物。其首次充电比容量达168mA·h/g,放电比容量达152mA·h/g,进行10次循环以后,放电比容量仍然有143mA·h/g。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。     

纳米晶稀土贮氢合金高倍率放电性能的研究

对快淬法制备的纳米晶贮氢合金的高倍率放电性能进行了研究.结果表明,该贮氢合金7C放电比容量不低于260 mA.h/g,高倍率放电率不低于90%,循环寿命大于600次;10C放电比容量不低于230 mA.h/g,高倍率放电率不低于80%,循环寿命大于500次.X射线衍射分析和金相分析结果表明,该贮氢合金呈均匀的单一CaCu5型相结构,晶粒尺寸小于50nm,为柱状晶结构.