钒基储氢电池合金的超声铸造工艺优化

采用不同的超声振动频率和浇注温度参数,对V_3Ti_(0.56)Cr_(0.1)Mo_(0.1)钒基储氢电池合金试样进行了超声铸造,并进行了储氢性能和电化学循环性能的测试与分析。结果表明:与95 Hz相比,超声振动频率55 Hz使试样的最大吸氢量增大了65%,放电容量衰减率减小了61%;与1 830℃相比,浇注温度1 920℃使试样的最大吸氢量增大了71%,放电容量衰减率减小了63%。试样的储氢性能和电化学循环性能随超声振动频率和浇注温度增加而先提高后下降。V_3Ti_(0.56)Cr_(0.1)Mo_(0.1)钒基储氢电池合金的超声振动频率和浇注温度参数分别优选为55 Hz和1 920℃。     

汽车电池用新型钒基储氢合金的电化学性能研究

在V3TiNi0.56储氢电池合金中添加0.204%纳米铜颗粒和0.102%稀土镓,并进行该汽车用新型钒基储氢电池合金的显微组织、物相组成及电池的电化学性能测试。结果表明,该新型储氢电池合金由V基固溶体相、TiNi相组成,具有明显的氧化峰和还原峰;V3TiNi0.56钒基储氢电池和新型钒基储氢电池,在充放电循环6次后的放电容量分别衰减了98.67%和9.62%,说明新型钒基储氢电池循环稳定性得到显著提高。     

凝固方式对钒基储氢合金性能的影响

分别采用空冷、水冷和液氮冷却三种凝固方式制备了V_3TiNi_(0.56)Cr_(0.4)钒基储氢合金,并进行了电化学性能和储氢性能的测试与分析。结果表明,凝固方式对合金电化学性能和储氢性能产生明显影响。分别采用空冷、水冷和液氮冷却的合金,充放电循环20次后放电容量分别衰减了84%、73%、38%,室温最大吸氢量分别达到1.467%、1.514%、1.832%。     

V-Ti-Ni-Al电池负极用钒基储氢合金的制备及性能研究

以V_3TiNi_(0.56)Al_(0.3)电池负极用钒基储氢合金为试验对象,进行了不同球磨转速和烧结温度下吸放氢性能和电化学稳定性的测试、对比和分析。结果表明,随球磨转速的加快和烧结温度的升高,试样的最大吸氢量先增大后减小,放电容量衰减率先减小后增大,吸放氢性能和电化学稳定性能先提高后下降。与300 r/min球磨转速相比,600 r/min球磨转速时的最大吸氢量增大了26.53%,放电容量衰减率减小了50%;与1 000℃烧结温度相比,1 300℃烧结温度时的最大吸氢量增大了21.17%,放电容量衰减率减小了46.6%。V_3TiNi_(0.56)Al_(0.3)电池负极用钒基储氢合金的工艺参数优选为:球磨转速600 r/min、烧结温度1 300℃。     

电动汽车用新型钒基电池合金的制备与性能研究

采用不同的球磨转速和球磨时间对V_3TiNi_(0.56)Ce_(0.2)电动汽车用新型钒基电池合金试样进行了压力铸造成型试验,并进行了吸放氢性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明:随球磨转速和球磨时间的增加,试样的最大吸氢量先增大后减小,腐蚀电位先正移后负移,吸放氢性能、耐腐蚀性能的变化趋势均为先提升再下降。与300 r/min球磨转速相比,500 r/min球磨转速下试样的最大吸氢量增大了18.72%,腐蚀电位正移了72 mV。与0.5 h球磨时间相比,2 h球磨时间使试样的最大吸氢量增大了25.52%,腐蚀电位正移了80 mV。V_3TiNi_(0.56)Ce_(0.2)电动汽车用新型钒基电池合金的球磨转速和球磨时间分别优选为500 r/min和2 h。     

铝含量对新型钒基储氢电池合金性能的影响

以新型钒基储氢合金为试验对象,对不同Al含量添加对新型钒基储氢电池合金显微组织、吸放氢性能和充放电性能进行了测试、分析和比较。结果表明,随Al含量的添加,新型钒基储氢合金的晶粒先细化后变大,最大吸氢量先增大后减小,充放电性能先减小后增大,显微组织逐渐改善,吸放氢性能和充放电性能先提升后下降。与0.1%Al含量相比,0.3%Al含量时的平均晶粒尺寸减小了15μm,最大吸氢量增大了91.67%,放电容量衰减率减小了25%。新型钒基储氢合金的Al含量优选为:0.3%。     

基于机械振动的钒基储氢汽车电池合金制备及性能研究

在浇注过程中引入不同振动频率和振动时间的机械振动,制备了V_3TiNi_(0.56)钒基储氢汽车电池合金试样,并与未经机械振动制备试样进行了耐腐蚀性能、充放电循环稳定性和显微组织的对比分析。结果表明:机械振动可明显细化合金的晶粒、改善内部组织,提高合金的耐腐蚀性能和充放电循环稳定性。随振动频率从20 Hz增大到60 Hz、振动时间从5 s延长到35 s时,合金的内部晶粒均先细化后粗化、耐腐蚀性能和充放电循环稳定性均先提高后下降。与未经机械振动的试样相比,在浇注过程中引入振动频率40 Hz、振动时间20 s机械振动而制备的合金腐蚀电位正移93 mV、放电容量衰减率减小22个百分点。     

V2Ti0.5Cr0.5Ni1-xMnx(x=0.05～0.2)储氢合金结构和电化学性能研究

为了研究V基储氢材料的结构和电化学性能,采用真空感应电弧炉熔炼了V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mn_x(x=0.05～0.2)储氢合金,并分析该储氢合金电极的微观形貌和电化学性能。结果表明,储氢合金主要由体心立方(BCC)结构的钒基固溶体主相和部分TiNi第二相构成。电化学测试表明,当合金电极中Mn替代Ni的量逐渐增加,储氢合金电极的高倍率放电性能、最大放电容量和交换电流密度逐渐增大,当x=0.2时,合金放电容量最大值为429.3 mAh/g,高倍率放电性能为55%,交换电流密度为52 mA/g,而储氢合金电极的循环稳定性能降低。     

热处理对La_(0.53)Ce_(0.47)Ni_(3.4)Co_(0.6)Mn_(0.3)Cu_(0.1)合金相结构和储氢性能的影响

采用感应熔炼法制备La_(0.53)Ce_(0.47)Ni_(3.4)Co_(0.6)Mn_(0.3)Cu_(0.1)储氢合金,并在不同温度下进行热处理,通过XRD对其相组成及结构进行表征,并采用双电极模拟电池测试系统对其储氢性能进行测试与分析。结果表明,随着退火温度的升高,合金的相组成未发生变化,但其晶化程度逐渐增高,晶体缺陷和晶格应力逐渐减少。热处理改善了合金的循环稳定性,提高了合金的电化学容量,但恶化了高倍率放电能力。     

合金元素对钒基固溶体储氢合金组织与电化学性能的影响

制备了添加不同含量合金元素Sc、Y的V3Ti Ni0.56系钒基固溶体储氢合金,通过显微组织观察,以及电化学腐蚀性能、充放电循环稳定性的测试与分析发现:合金元素Sc或Y的添加,有利于提高合金的电化学腐蚀性能、充放电循环稳定性,复合添加合金元素Sc和Y的效果较单一添加好。与V3Ti Ni0.56合金相比,复合添加合金元素Sc和Y可以使合金腐蚀电位正移193 m V,充放电循环20次后合金的放电容量衰减率从95%减小至21%。     

新技术与成果

球形储氢合金及其制造方法本发明属储氢合金电极材料的制备。球形储氢合金粉:MmNi_(3.8)Co_(0.5)Mn_(0.4)Al_(0.2)Li_(0.1)(Mm为富镧混合稀土合金)、LaNi_(4.2)Sn_(0.1)Al_(0.5)、TiNi、Ti_2Ni、TiNi_(0.9)Al_(0.1)、Ti_3Ni_(1.75)     

稀土Ce添加量对钒基储氢合金显微组织和电化学性能的影响

为改善镍氢电池负极材料的循环稳定性,通过真空电弧熔炼制备了V2Ti0.5Cr0.5NiCex(x=0～0.10)钒基储氢合金,分析了添加不同含量稀土Ce对储氢合金微观组织和电化学性能的影响.结果 表明,V2Ti0.5Cr0.5NiCex(x=0～0.10)储氢合金主要由呈BCC结构的钒基固溶体主相和TiNi第二相构成;...     

轴肩直径对搅拌摩擦改性钒钛镍储氢合金充放电性能的影响

采用不同轴肩直径进行了V_3TiNi_(0.56)钒钛镍储氢合金的搅拌摩擦改性试验,并进行了显微组织和充放电循环稳定性的测试与对比分析。结果表明:搅拌摩擦改性明显细化了合金内部晶粒,提高了合金的充放电循环稳定性。当轴肩直径范围在8～12 mm时,合金的平均晶粒尺寸和放电容量衰减率均先减小后增大,合金的充放电循环稳定性先提高后下降。与未经搅拌摩擦改性试样相比,采用轴肩直径10 mm搅拌头进行搅拌摩擦改性时合金的平均晶粒尺寸减小48%、放电容量衰减率下降24个百分点。     

新型钒基新能源汽车电池负极合金的制备与性能研究

采用自蔓延高温合成法制备了添加不同含量合金元素Al或Cr的新型钒基新能源汽车电池负极合金V65Ti20Ni15,并进行了显微组织、电化学循环稳定性和耐腐蚀性能的测试与分析.结果 表明,合金元素Al或Cr,有助于改善合金内部组织,提高合金的电化学循环稳定性和耐腐蚀性能;复合添加合金元素Cr和Al的V59Ti20Ni15A...     

铝掺杂磷酸钒锂的制备及电化学性能研究

针对磷酸钒锂电导率低的问题,以硝酸锂、偏钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,甘氨酸为络合剂和燃料,葡萄糖为碳源,硝酸铝为铝源,采用溶液燃烧合成法制备铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末,以改善其电化学性能。将制备得到的铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末作为锂离子电池正极材组装成电池进行了恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明:铝掺杂能有效提高磷酸钒锂电导率,不同的铝掺杂比例的磷酸钒锂具有不同的的电子电导率和锂离子扩散速率,从而具有不同的放电比容量、循环性能和倍率性能;当铝掺杂含量为1%时,磷酸钒锂具有最优的电化学性能,在充放电速度为10C循环500次后放电容量为104.6 mAh/g。     

水溶液体系中MgO表面修饰LiNi_(0.9)Co_(0.1)O_2的制备及性能研究

在水溶液体系中,采用化学沉淀法对镍基正极材料LiNi_(0.9)Co_(0.1)O_2进行了MgO表面修饰,研究了MgO修饰量对材料物理和化学性能的影响。采用SEM、XRD、电池测试仪、电化学工作站等研究了材料的物理和化学性能。结果表明,MgO修饰后,材料表面有许多MgO微小颗粒,pH降低,阳离子混排程度降低;当MgO修饰量为1%时有最佳的电化学性能,其首次充放电效率为83%,50周循环后容量保持率为90.7%。     

石墨烯含量对钒基储氢电池耐腐蚀性和吸放氢性能的影响

在VTi Ni钒基储氢电池中添加不同含量的石墨烯,测试和分析了显微组织、物相组成、吸放氢性能和耐腐蚀性能。结果表明:石墨烯的添加,明显提高了钒基储氢电池的吸放氢性能和耐腐蚀性能。随石墨烯含量的增加,钒基储氢电池的的腐蚀电位先正移后负移,最大吸氢量先增大后减小,吸氢量达到饱和的吸氢时间先减小后增大,放氢平台压力先基本不变后提高。石墨烯含量优选为1%,腐蚀电位较未添加石墨烯时正移了414 m V,最大吸氢量较未添加石墨烯时提高了24%,吸氢量达到饱和的吸氢时间较未添加石墨烯时缩短了44%。     

制备工艺对钒钛储氢合金电化学性能的影响

为了提高钒钛储氢合金电化学性能,采用不同的铸造工艺制备了钒钛储氢合金试样,并进行了电化学腐蚀性能和电化学循环稳定性的测试与分析。结果表明:与常规铸造的优化工艺相比,超声铸造工艺使试样的腐蚀电位正移0.125 V,放电容量衰减率减小29%,电化学腐蚀性能和电化学循环稳定性均得到显著提高。钒钛储氢合金的铸造工艺优选超声铸造工艺。     

石墨烯复合及Y替代La对AB_5型储氢合金电化学性能的影响

用熔炼法制备储氢合金La Ni_(3.55)Mn_(0.4)Al_(0.3)Co_(0.75)及Y掺杂储氢合金La0. 9Y0. 1Ni3. 55Mn0. 4Al0. 3Co0. 75,并用球磨法将La0. 9Y0. 1Ni3. 55Mn0. 4Al0. 3Co0. 75与石墨烯复合制得复合储氢材料。各样品的电化学性能测量发现,用Y部分替代La可以提高储氢合金La Ni_(3.55)Mn_(0.4)Al_(0.3)Co_(0.75)的最大放电容量、循环稳定性和高倍率放电特性。复合石墨烯后样品La0. 9Y0. 1Ni3. 55Mn0. 4Al0. 3Co0. 75-石墨烯的电化学性能进一步提升,其最大放电容量达到290 m Ah/g,60次循环后电极的容量保持率为85. 7%,样品的高倍率放电性能表现出色,放电电流在900 m A/g时容量保持率为80. 4%是La Ni_(3.55)Mn_(0.4)Al_(0.3)Co_(0.75)样品的1. 5倍。     

钒基储氢电池合金智能控制自蔓延制备工艺研究

对钒基储氢电池合金的自蔓延制备工艺进行了智能控制,并进行了常规PID控制和智能PID控制的比较。结果表明:与常规PID控制相比,智能控制下合金的腐蚀电位正移了105 mV,经30次充放电循环后的放电容量衰减率减小了17个百分点,智能PID控制能够有效地提高试样的电化学耐腐蚀性能和电化学稳定性能。