La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.8)Co_(0.5-x)Fe_x系列合金的制备及其储氢性能

在制备La-Ni-Co-Fe中间合金的基础上,采用机械合金化方法制备La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列储氢合金,研究在不同球磨时间下储氢合金的物相、微观形貌和电化学性能及元素置换对其储氢性能的影响。结果表明:La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的主相为LaNi5相,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex系列储氢合金球磨40 h和80 h后,主相为LaNi5相和少量LaMg2Ni9相;且随着球磨时间的增加,合金晶粒变细小,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的最大放电容量呈变大的趋势,从142.4 mA.h/g增加到157.5 mA.h/g,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.2Fe0.3合金的最大放电容量从150.7mA.h/g增加到162.1mA.h/g,合金具有较好的循环稳定性能。     

La_(0.7)Y_(0.3)Ni_(3.4-x)Mn_xAl_(0.1)(x=0~0.5)储氢合微观结构和电化学性能

采用真空电弧熔炼及热处理的方法制备La0.7Y0.3Ni3.4-x MnxAl0.1(x=0～0.5)合金,通过XRD、SEM、EDS和电化学测试等方法,系统地研究了Mn替代Ni对合金微观组织、储氢和电化学性能的影响规律。结果表明,退火合金微观组织由主相Ce2Ni7型相和杂相PuNi3型、CeNi3型及Ce5Co19型相组成,Ce2Ni7型主相的丰度随Mn含量增加呈先增大后减小变化规律。当x=0.2时,主相的丰度达到最大值89.03%。增加Mn的含量有助于缓解合金的氢致非晶化倾向。随着Mn含量的增加,合金电极的放电容量逐渐升高,而充放电循环稳定性却逐渐降低,合金电极的最大放电容量和最佳循环稳定性分别为308.6mAh/g与95.09%。合金电极的反应动力学分析结果表明,氢原子在合金体相中的扩散为合金电极高倍率放电性能的动力学控制步骤。     

退火热处理对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金结构和性能的影响

采用中频感应熔炼制备Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金,在0.03 MPa氩气氛围进行退火,退火温度分别为850,900和950 ℃,保温时间均为7 h。分别对合金的电化学性能、气态储氢性能和合金的微观结构进行研究。结果表明,合金在退火热处理前后的相组成没有发生明显变化,主相均为Ce2Ni7型(Nd,Mg)2(Ni,Co)7相和CaCu5型NdNi5相。合金中晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,相界面则减少,退火消除晶格应力、增加成分均匀性、增加储氢容量;同时有部分Mg在热处理过程中损失导致储氢容量的下降。900 ℃热处理使得Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5合金表现出较好的储氢性能,最大电化学放电容量为359 mAh/g,合金电极在100次循环后容量保持率为90.3%,气态储氢容量达到1.65%（质量分数,下同）。     

La0.7Y0.3Ni3.4-xMnxAl0.1(Х=0~0.5)储氢合金微观结构和电化学性能

采用真空电弧熔炼及热处理的方法制备La0.7Y0.3Ni3.4-ХMnХAl0.1(Х=0~0.5)合金,通过XRD、SEM、EDS和电化学测试等方法,系统地研究了Mn替代Ni对合金微观组织、储氢和电化学性能的影响规律。结果表明,退火合金微观组织由主相Ce2Ni7型相和杂相PuNi3型、CeNi3型及Ce5Co19型相组成,Ce2Ni7型主相的丰度随Mn含量增加呈先增大后减小变化规律。当Х=0.2时,主相的丰度达到最大值89.03%。增加Mn的含量有助于缓解合金的氢致非晶化倾向。随着Mn含量的增加,合金电极的放电容量逐渐升高,而充放电循环稳定性却逐渐降低,合金电极的最大放电容量和最佳循环稳定性分别为308.6mAh/g与95.09%。合金电极的反应动力学分析结果表明,氢原子在合金体相中的扩散为合金电极高倍率放电性能的动力学控制步骤。     

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。     

新能源汽车电池用新型镁基储氢合金的组织与性能

采用超声振动辅助感应熔炼法,制备出Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金,并进行了显微组织、XRD、吸放氢性能和电化学循环稳定性的分析。结果表明,该新型合金具有较佳吸放氢性能和充放电循环稳定性,由Mg2Ni基体相和少量弥散分布的V3Ni相组成,最大吸氢量达到2.3wt%,放氢平台压力约为0.6 MPa。与Mg2Ni合金相比,该新型合金经20次充放电循环后的放电容量衰减率减小了72.3%。     

Lao.7Mgo.3Ni2.8Coo.5-xFex系列合金的制备及其储氢性能

在制备La-Ni-Co-Fe中间合金的基础上,采用机械合金化方法制备La0.7Mg03Ni2.8C005-xFex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列储氢合金,研究在不同球磨时间下储氢合金的物相、微观形貌和电化学性能及元素置换对其储氢性能的影响.结果表明La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的主相为LaNi5相,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex系列储氢合金球磨40h和80h后,主相为LaNi5相和少量LaMg2Ni9相;且随着球磨时间的增加,合金晶粒变细小,La0.7Mg03Ni2.8Co0.5合金的最大放电容量呈变大的趋势,从142.4mA.h/g增加到157.5mA.h/g,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.2Fe0.3合金的最大放电容量从150.7mA·h/g增加到162.1mA·h/g,合金具有较好的循环稳定性能.     

稀土对La0.6R0.2Mg0.2（NiCoAlMn）3.3储氢合金相结构和电化学性能的影响

以La0.6R0.2Mg0.2Ni2.8Co0.2Al0.2Mn0.1(R=La、Ce、Pr、Nd、Y)合金为研究对象,研究稀土元素R部分替代La后对合金相结构和相组成及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)和显微电子探针(EPMA)方法分析结果表明,合金La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.2Al0.2Mn0.1退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Pr、Ce、Nd元素的替代对合金的相组成没有明显影响,而Y元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%。Y元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失。电化学测试和分析表明,稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Pr、Nd、Y部分替代La在一定程度上提高了合金的最大放电容量,而元素Y替代时合金电极容量最高达到392.6mAh/g;Y元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,S100达到90.3%。     

Sn替换Co对AB_5型La_(0.7)Mg_(0.3)Al_(0.3)Mn_(0.4)Co_(0.5-x)Sn_xNi_(3.8)(x=0-0.5)合金显微结构和电化学性能的影响（英文）

采用X射线衍射方法、压力-成分等温线、电化学放电循环研究了AB5型La0.7Mg0.3Al0.3Mn0.4Co0.5-xSnxNi3.8(x=0,0.1,0.2,0.3,0.5)合金中用Sn替换Co对其显微结构、储氢性能和电化学放电容量的影响。XRD、SEM及EDS测试结果表明,所有的合金都主要由La Ni5和Mg Ni2相组成,但随着合金中Sn含量的逐渐增加,出现LaNiSn相且显微结构得到细化。压力-成分等温线表明,随着合金中Sn含量的增加,合金的最大储氢容量从1.48%(x=0)降低到0.85%(x=0.5)。电化学测试结果表明,随着合金中Sn含量的增加,合金的最大放电容量从337.1 mA·h/g(x=0)降低到249.8 mA·h/g(x=0.5);充放电循环100次的放电容量保持率从70.2%(x=0)增加到78.0%(x=0.5)。     

快淬纳米晶和非晶Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0～4)合金的贮氢性能(英文)

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢性能。结果表明,在快淬无Co合金中没有形成非晶相,但快淬含Co合金中形成一定量的非晶相。Co替代Ni及快淬处理显著地改善了合金的气态吸放氢性能。同时,Co替代Ni也显著地提高了快淬态合金的放电容量和电化学循环稳定性。     

快淬纳米晶和非晶Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0～4)合金的贮氢性能(英文)EI北大核心CSCD

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢性能。结果表明,在快淬无Co合金中没有形成非晶相,但快淬含Co合金中形成一定量的非晶相。Co替代Ni及快淬处理显著地改善了合金的气态吸放氢性能。同时,Co替代Ni也显著地提高了快淬态合金的放电容量和电化学循环稳定性。     

AB3型LaMg2Ni9-x-y-zCoxMnyCuz储氢合金的制备及电化学性能研究

根据正交试验方案,采用共沉淀还原扩散法制备LaMg2Ni9-x-y-zCoxMnyCuz(x=1.8,2.1,2.4,2.7,3.0;y=2.1,2.4,2.7,3.0,3.3;z=0.3,0.6,0.9,1.2,1.5)系列AB3型稀土基储氢合金,研究该系列合金的放电容量和循环稳定性,并用X射线衍射对产物的结构进行微观分析。结果表明:3元素同时替代时合金的放电容量均高于单元素替代时合金的放电容量,但循环稳定性有所下降。合金结构分析表明,合金主相为La4Co3相。该系列合金中LaMg2Ni2.7Co2.1Mn2.7Cu1.5合金电极表现出的综合电化学性能较优。     

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.     

La_(0.63)Gd_(0.2)Mg_(0.17)(,NiCoAl)_x(,x=3.3,3.5)储氢合金的微观组织和电化学性能

采用真空感应熔炼方法制备了La0.63Gd0.2Mg0.17Ni2.85Co0.3Al0.15和La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3..05Co0.3Al0.15贮氢合金,并在氩气气氛中和900℃进行退火处理,通过X射线衍射(XRD)、显微电子探针(EPMA)分析方法和电化学测试分析研究了不同化学计量比对合金微观组织和电化学性能的影响。研究结果表明,该系列合金退火组织主要由Ce2Ni7+Gd2Co7型、Pr5Co19型﹑PuNi3型和CaCu5型相组成,AB3.3中Ce2Ni7+Gd2Co7型相明显比AB3.5减少。电化学测试分析表明,不同的化学计量比对合金电极活化性能影响不大,AB3.5合金的最大放电容量大于AB3.3合金。AB3.5合金的循环稳定性明显高于AB3.3合金,经100次充放电循环后其电极容量保持率S100分别为90.2%和83.7%,其中AB3.5合金具有最好的综合电化学性能。     

球磨制备Ti_(0.8)Zr_(0.2)V_(2.7)Mn_(0.5)Cr_(0.7)Ni_(1.75)-15wt%A_2B_7复合储氢材料及其电化学性能研究

采用球磨和表面改性方法制备了复合储氢材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3。研究和分析表明,钒基Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.7铸态合金由bcc结构固溶体相和六方晶系C14型Laves相构成三维网状组织,球磨改性后钒基合金与La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3之间并未发生合金化反应。电化学性能研究表明,经球磨改性后复合材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3能明显增加合金的电极放电容量。铸态钒基合金和球磨复合材料均具有良好的电化学循环稳定性,其中球磨1h后电极最大放电容量为300.1mA/g,经100次循环后的电化学容量保持率为97.2%,球磨5h后试样的循环稳定性高达99%。     

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%。     

熔体快淬对A_2B_7型La_(0.8)Mg_(0.2)Ni_(3.5)Co_(0.2)合金结构及电化学性能的影响

为了改善A2B7型La0.8Mg0.2Ni3.5Co0.2合金的电化学性能,采用熔体快淬技术制备了合金。用XRD、SEM分析了合金的微观结构,用电化学方法测试了合金的电化学性能。结果表明,快淬后,合金具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)Ni5及(La,Mg)2(Ni,Co)7和残留相LaNi2.28相,快淬使合金的微观应变增加,柱状晶区域面积较大,合金的晶粒明显细化。快淬使合金的放电容量、平台中值电压降低,电化学循环稳定性提高。     

退火方式对La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.44)Co_(0.2)Al_(0.03)Ti_(0.03)合金的电化学性能影响

为了研究不同退火方式对La0.75Mg0.25Ni3.44Co0.2Al0.03Ti0.03铸态合金的电化学性能影响,设计最终退火温度为1223K,并采用不同保温程序对合金进行退火处理。X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析一段、两段保温法退火后合金的结构与性能结果表明,铸态及退火后合金由LaNi5,(La,Mg)2(Ni,Co,Al)7相以及少量LaNi2、TiNi3相组成,且退火后合金中(La,Mg)(Ni,Co,Al)3相出现。前者微观组织较后者均匀,并且前者的放电容量、放电效率好于后者。一段保温法更有利于改善合金的循环稳定性。     

含铝镁基储氢合金的电化学稳定性

利用合金化的方法,采用两步法制备了含铝镁基储氢合金Mg5.9Al0.1Ni0.99Sc0.01,并进行了显微组织、物相组成、电化学腐蚀性能和电化学循环性能的测试与分析。结果表明,与Mg2Ni储氢合金相比,含铝镁基储氢合金的电化学稳定性得到显著改善,腐蚀电位正移了291m V、经过15次充放电循环后的放电容量衰减率从84.45%减小至8.31%。该含铝镁基储氢合金由Mg2Ni和少量的Mg3Al2Ni相组成。     

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.