两步法制备Mg-Ni系贮氢合金及其表面改性

采用先在高温下烧结使元素充分扩散,然后再球磨的两步法制备了一系列的Mg Ni系贮氢合金Mg2Ni、Mg1.7 Al0.3Ni、Mg1.7Ti0.3Ni和Mg1.9Ti0.1Ni0.8Al0.2,研究了将Mg2Ni用Ti、Al部分替换Mg和化学镀对合金电极的影响,并对试样进行了XRD分析和电化学性能测量。结果表明Mg1.7Al0.3Ni合金中形成一种新相,该相具有面心立方结构,晶格常数为0.604nm,Mg1.7Al0.3Ni的电化学容量较高,这应与这种新相的形成有关。这一结论对用两步法制备Mg Ni系贮氢合金有意义。该合金经次磷酸钠作还原剂的碱性化学镀镍后,电化学容量有非常明显的提高,但对循环稳定性的改善不明显。     

La0.7Mg0.3Ni2.5+xCo0.5贮氢合金的性能研究

用熔炼法制备了La0.7Mg0.3Ni2.5 xCo0.5(x=0,0.1,0.2,0.3)贮氢合金.采用X射线衍射和三电极测试体系研究了合金的相结构、贮氢性能和电化学性能.结果表明:该系列合金均由(La,Mg)Ni3相、LaNi5相及少量杂质相组成;合金的贮氢容量随x值的增大而增加,当x=0.3时,贮氢容量达到1.42%,合金的最大放电容量可达377.5 mAh/g.该系列合金的活化性能较好(活化次数均为1次).随着x值的增加,合金的平台性能和稳定性能减弱.     

影响Mg2Ni储氢合金电极性能的因素分析

系统分析了球磨工艺、与Mg粉球磨复合以及组元替换对Mg：Ni合金电极性能的影响，X射线衍射分析和模拟电池法测试结果表明，Mg2Ni合金的放电容量与球磨参效的选择密切相关，高的球磨能量有利于吸放氢的微结构迅速形成，故其放电容量显著提高。不同量的Mg粉与Mg2Ni合金球磨制得Mgx／Mg2Ni复合合金，该类复合合金的放电容量随Mg量的增加而有不同程度的提高。以Nd部分替换Mg制得三元Mg2-xNdxNi合金，X为0．05和0．1时制得单相合金；X为0．2时制得由Mg2Ni、NdNi和NdMgNi4相组成的三相合金。同Mg2Ni单相合金相比，包含Mg2Ni相的三元Mg1.8Nd0.2Ni合金，球磨后它们的放电容量显著提高，这与NdMgNi4相的存在和球磨形成的多相复合微结构有关。     

Mg-Ti-Mn-Ni基非晶贮氢合金的电化学性能研究

所有贮氢合金全部采用机械合金化方法制备。研究包括两方面内容:第一,研究了Al、Cu、V、Zr等4种元素部分替代四元Mg45Ti5Mn5Ni45合金中的Mn之后,对合金电化学性能的影响,电化学性能测试结果表明:Al、Cu、V、Zr对Mn部分替代后所形成的五元合金,与四元Mg45Ti5Mn5Ni45合金相比较,最大放电容量、循环稳定性都有大幅度提高,其中Mg45Ti5Mn2.5Al2.5Ni45合金的综合性能最佳;第二,研究了不同的球磨工艺对Mg45Ti5Mn2.5Al2.5Ni45合金电化学性能的影响,研究表明:球磨时间、球磨产物的相结构是决定合金电化学性能的两个关键因素。     

镁基非晶贮氢电极合金的研究现状与展望

综述了Mg基贮氢电极合金最新的研究情况,总结了目前对提高Mg基合金综合性能所进行的探索,如理论研究中的Mg基非晶合金的电化学性能,容量衰退的原因与模型,实践研究中的复合改性、多元合金化方法等。认为改善镁基电极合金的容量和循环充放电性能,必须走多元合金化的路线并继续深入研究有关的基础理论,从而更有效地指导合金化:发展多元合金化的非晶态Mg-Ni型合金和非晶、纳米晶Mg2 Ni型合金以及球磨、烧结、溅射等多种制备工艺的复合和优化。     

球磨AB5/Ni复合贮氢合金的电化学性能

研究了AB5型稀土贮氢材料Mm(NiMnCoAl)5与10%的Ni混合球磨(150 r/min)1 h后的复舍贮氢合金的晶体结构和电化学性能.结果表明:复合贮氢合金由CaCu5型LaNi5相和单质Ni相组成,活化性能得到改善,高倍率放电性能有所提高;0.2 C、3 C放电比容量分别从稀土贮氢材料的272.8 mAk/g,247.2 mAh/g增加到289.8 mAh/g、273.6 mAh/g,容量保持率从稀土贮氢材料的90.6%提高到94.4%.     

球磨La0.92Mg2.08Ni9合金的结构及性能研究

用差热分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及电池综合性能测试仪研究了球磨La0.92Mg2.08Ni9样品的组织结构、形貌、热稳定性及贮氢性能等。结果表明：经400r／min球磨35～50h后,La0.91Mg2.08Ni9样品由非晶组成,颗粒形状为球形或近球形,颗粒尺寸为0．2～5μm。随着球磨时间的延长,非晶样品的热稳定性能增加,颗粒尺寸减小,电化学活化性能降低。经400r／min球磨35h的样品具有较好的室温贮氢性能,首次电化学充放电即达到最大的放电容量405mAh．g^-1。     

快淬工艺对Mg2-xLaxNi（x=0～0.6）合金电化学贮氢性能的影响

为了改善Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能,用La部分替代Mg,并用铸造及快淬工艺制备了Mg2-xLaxNi(x=0、0.2、0.4、0.6)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,用程控电池测试仪测试了合金的电化学贮氢性能,研究了快淬工艺对合金结构及电化学性能的影响。结果发现,La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成。当x≤0.2时,La替代Mg不改变合金的主相Mg2Ni,但出现少量的LaMg3及La2Mg17相;当La替代量x≥0.4时,合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3相。La替代Mg提高了Mg2Ni合金的非晶形成能力,快淬态合金均具有明显的纳米晶/非晶结构。快淬对合金电化学性能的影响与合金的成分相关,快淬显著地提高了Mg1.8La0.2Ni合金的电化学贮氢性能,但对于Mg1.4La0.6Ni合金,快淬导致了完全相反的结果,这主要与La替代使合金的主相发生改变相关。     

添加CeO2对La2Mg17+200％Ni贮氢电极的电化学性能研究

研究了球磨时间及添加CeO2对La2Mg17+200％(质量分数)Ni复合合金相结构和电化学性能的影响.X射线衍射光谱法(XRD)结果表明,球磨100h后Ni峰完全消失,合金完全非晶化,而过长的球磨时间会导致合金小颗粒的团聚和再次结晶化.少量CeO2的添加有助于非晶结构的形成.电化学性能表征显示,随着球磨时间从80、100、120h时,复合合金放电比容量分别为326.9、352.1和352.6 mAh/g,添加CeO2后复合合金放电比容量再度提高到373.5、398.8和409.8mAh/g,均提高40mAh/g以上.但CeO2的加入对复合合金充放电循环稳定性的改善并不明显,结果表明:CeO2的加入,有效地降低了合金表面电化学反应阻抗,提高了贮氢合金的电催化活性,有助于提高放电容量.开路电位图也表明CeO2的加入不利于提高合金的抗腐蚀性能.     

化学镀Ni对Mg2Ni贮氢合金性能的影响

研究了化学镀Ni处理对Mg2Ni贮氢合金电化学性能的影响,结果发现化学镀Ni处理可显著提高Mg2Ni合金的放电容量,但不能有效提高合金的循环寿命;放电电流对经化学镀Ni处理的Mg2Ni合金的循环寿命影响较大.XRD和SEM分析表明经化学镀Ni处理的Mg2Ni合金表面覆盖有一层致密的金属Ni细小颗粒;循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)分析表明化学镀Ni处理降低了合金表面的电子转移阻抗和氢原子扩散阻抗,提高了合金表面的电化学反应活性.     

化学镀Ni对Mg2Ni贮氢合金性能的影响

研究了化学镀Ni处理对Mg2Ni贮氢合金电化学性能的影响,结果发现:化学镀Ni处理可显著提高Mg2Ni合金的放电容量,但不能有效提高合金的循环寿命;放电电流对经化学镀Ni处理的Mg2Ni合金的循环寿命影响较大.XRD和SEM分析表明:经化学镀Ni处理的Mg2Ni合金表面覆盖有一层致密的金属Ni细小颗粒;循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)分析表明:化学镀Ni处理降低了合金表面的电子转移阻抗和氢原子扩散阻抗,提高了合金表面的电化学反应活性.     

球磨时间对LaNi5-CNTs复合材料的影响

采用机械合金化的方法制备了碳纳米管(CNTs)与LaNi5合金粉的复合贮氢材料,考察了球磨时间对复合材料微观结构及电化学性能的影响。球磨时间越长,CNTs断裂程度越高;球磨后,复合材料具有好的活化过程,并保持了相对较高的放电容量,1C放电容量为311 mAh/g(5%CNTs),3C放电容量为244 mAh/g(10%CNTs)。     

La-Mg-Ni型复合物合金的相结构及电化学储氢性能研究

用机械球磨法合成了新型的复合物合金La0.7Mg0.3Ni3.4(MnAl2)0.1—x wt.%Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3(x=5–50)。XRD分析结果表明,所有的合金化合物除了主相(LaMg)Ni3和LaNi5以外,当x=30,50时,合金中出现了BCC相和C14 Laves相。复合物合金的最大放电容量随着x的增加有所降低,随着Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3添加量的增加,复合物合金的循环稳定性有了极大的提高。此外还系统的研究了高倍率放电(HRD)随着Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3添加量的增加的变化。     

CNTs含量对AB5型贮氢合金性能的影响

采用机械球磨法制备出不同碳纳米管(CNTs)含量的AB5型贮氢合金.研究了CNTs含量对贮氢合金的微观结构及电化学性能的影响.结果发现:CNTs的加入改善了贮氢合金的性能.含15%CNTs的贮氢合金的首次放电比容量达到了311 mAh/g,比AB5合金提高了21%;200次循环后,放电比容量仍有280 mAh/g.     

化学镀镍对低钴贮氢合金放电性能的影响

研究了化学镀镍对两种低钴贮氢合金粉末颗粒形态和放电性能的影响。结果表明:化学镀镍能提高低钴贮氢合金的循环稳定性、放电电位以及合金的高倍率放电性能,活化性能也有所改善。化学镀镍后,1C倍率放电容量达到0.4C放电容量的98.42%,表明化学镀镍是提高低钴贮氢合金高倍率放电的重要途径。化学镀镍后,一种合金的放电容量提高了27.0 mAh/g,另一种合金的放电容量降低6.5 mAh/g。SEM分析表明:合金在化学镀镍过程中发生吸氢反应,导致某些合金粉末开裂与粉化,以及有效合金量减少。有效合金量的减少是合金粉末放电容量降低的一个重要原因。     

低钴储氢合金的研制

研究了不同生产工艺制造的低钴储氢合金对MH／Ni电池性能的影响以及与高钴佬氢合金特性的比较。试验结果表明低钴储氢合金冷却速度快,合金化学成份均匀,循环寿命高,但降低了合金活性、电化学放电容量和高倍率放电能力。采用普通浇注的低钴热处理储氢合金的MH／Ni电池的高倍率放电能力和荷电保留优于高钴热处理储氢合金,但循环寿命低于高钴热处理储氢合金。