Effects of Co Substitution for Ni on Microstructures and Electrochemical Properties of LaNi3.8 Hydrogen Storage Alloys

系统研究了Co替代Ni对LaNi3.8型LaNi3.8-xCox(x=0.0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金组织结构和电化学性能的影响。研究表明,所有合金都由LaNi5、Ce5Co19和Pr5Co19相组成。随着Co含量的增加,3个相的相丰度发生变化,而且单胞体积也相应的增加,这使得合金的放氢平台压降低到镍氢电池需要的范围(0.01~0.1 MPa)。与LaNi3.8相比,含Co合金的循环性能得到改善。LaNi3.4Co0.4具有最大的放电容量,这一点与固态放氢量一致。LaNi3.6Co0.2倍率放电性能最好,具有最大的交换电流密度(Io)和最小的电荷转移电阻(Rct)。     

Al效应对LaNi5-xAlx系合金贮氢性能的影响

测定了LaNi5-xAlx(x=0，0．1，0．2，0．3)系合金在吸放氢过程中的贮氢性能。结果表明，贮氢容量随合金中Al含量的增加而降低，平台压力和热力学焓变和熵变随合金中Al含量的增加而降低，合金形成氢化物的稳定性增强；LaNi5-xAlx系合金在吸放氢过程中的平台压力存在一定的差异，即滞后现象，滞后系数随合金中Al含量的增加而降低，这是LaNi5-xAlx系的晶胞体积随合金中Al含量的增加而增加的必然结果;LaNi5-xAlx系合金的吸放氢动力学参数也与合金中的Al含量有关，活化能随Al含量的增加而降低，但活化能不存在数量级的差异。     

Influence of material processing on crystallographic and electrochemical properties of cobalt-free LaNi4.95Sn0.3 hydrogen storage alloy

1 Introduction Mischmetal-based AB5-type alloys containing about 10% Co (mass fraction) are now widely used as the negative electrode materials of Ni/MH batteries because of their long cycle life and good overall properties. It is known that Co is an ess…     

Co对MlNi4.3-xCoxAl0.7贮氢电极动力学性能的影响

详细研究了Ｃｏ 对ＭｌＮｉ４ ．３ － ｘＣｏｘＡｌ０ ．７（ ｘ ＝ ０ , ０ ．３ , ０ ．５ ,０ ．７ ,０ ．９ ,１ ．１ ,１ ．３） 贮氢电极的动力学特性的影响; 研究的动力学参数包括高倍率放电特性ＨＲＤ、交换电流密度Ｊ０ 、极限电流密度ＪＬ、对称因子β以及氢在α相中的扩散系数Ｄα。实验结果表明： 随着ＭｌＮｉ４ ．３ － ｘＣｏｘＡｌ０ ．７ 贮氢电极中Ｃｏ 含量的增大, 合金的高倍率放电能力迅速减小, 交换电流密度Ｊ０ , 极限电流密度ＪＬ, 对称因子β以及氢在α相中扩散系数Ｄα显著降低     

Effect of Manganese substitution on hydrogen storage properties of LaNi4.25-xAl0.75Mnx alloy

The effect of Mn substitution on phase structure, hydrogen hydriding/dehydriding properties (plateau pressure and slope) and reaction heat enthalpy of LaNi4.25-xAl0.75Mnx alloys (x=0, 0.25, 0.35, 0.45, 0.55 and 0.65) were studied.The experimental results show that all LaNi4.25-xAl0.75Mnx alloys have single phase and have the same hexagonal structure as that of LaNi5 alloy (CaCu5 type, P6/mmm).With increasing Mn substitution content, the cell parameters of LaNi4.25-xAl0.75Mnx alloy greatly increase, but the maximum hydrogen storage capacity and the equilibrium absorption pressure of LaNi4.25-xAl0.75Mnx alloy decrease from 1.38 wt.% to 1.18 wt.% and from 1.61 to 0.0712 MPa, respectively.Moreover, the hydrogen pressure plateau slope factor σ increases from 0.014 to 0.18, but the hysteresis factor is nearly constant.The heat enthalpy absolute value |ΔHplat| increases from 46.7 kJ·mol-1 H2 to 56.1 kJ·mol-1 H2 as the Mn content x increases from 0 to 0.65.     

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．％）。     

V2O5修饰AB5储氢合金的性能研究

用不同量的V2O5对双辊快淬法制AB5型合金La0.65Ce0．28Pr0.02Nd0.05Ni3.8Co0．7Mn0.3Al0.2进行球磨修饰，得到V2O5修饰量分别为0％，3％，6％，10％（质量分数）的4个试样。对试样进行激光粒度分析、X射线衍射物相组成分析、扫描电子显微镜微观形貌观察，用恒电流充放电研究了试样作为镍氢电池负极时的性能，用循环伏安法研究了氧化还原氢动力学性能。结果表明，V2O5修饰使合金颗粒细化，但是主相合金依然保持了单一的六方晶系的CaCu5型结构。修饰V2O5使合金的实际放电容量得到提高，最高达到332．6mAh/g，合金电极表面的氢氧化还原过程动力学性能得到改善，修饰V2O5对电极反应有催化作用，同时合金的倍率放电性能得到明显改善。     

Designing appropriate heat treatment temperature for LaNi3.8Al0.75Mn0.45 alloy

The effect of heat treatment on microstructure, equilibrium hydrogen sorption pressure and plateau slope of LaNi3.8Al0.75Mn0.45 alloy was investigated. X-ray diffraction (XRD) analysis indicates that annealed alloys have single phase and the same hexagonal structure as that of LaNi5 alloy (CaCu5 type, P6/mmm ). The cell parameters of alloys fluctuate with the increasing annealing temperature. The equilibrium hydrogen pressure and plateau slope are a parabola function with annealing temperature for LaNi3.8Al0.75Mn0.45 alloy. By this relationship, an appropriate heat treatment temperature for LaNi3.8Al0.75Mn0.45 alloy is determined to about 1220-1230 K by mathematic simulation process. However, the maximum hydrogen storage capacity of alloys does not affected by the annealing temperature.     

Investigation Of Stability And Hydrogen Storage Properties Of LaNi5-XMx（M=Al, Mn) Alloys

通过对LaNi5-xAlx和LaNi5-xMnx两个合金系的晶胞参数、热力学性能、吸氢量、平衡氢压等储氢性能进行对比和分析，建立了LaNi5-xMx(M=Al，Mn)合金系中的x与平台压力以及温度间的对应关系，探讨了晶格常数和晶胞体积及合金稳定性的变化对合金系储氢性能的影响．结果表明，与LaNi5-xAlx相比较，LaNi5-xMnx合金的晶胞体积较大，使其平衡氢压降得更低；随x的增加，LaNi5-xMnx合金晶胞体积膨胀的各向异性程度(即晶轴比变化)较小，且合金稳定性的变化较小，随z增加吸氢量衰减不明显．     

银和铝对Mg2Ni合金储氢性能的影响

用氢化燃烧法合成Mg2-xAgxNi(x=0．05，0．1，0．2，0．5)和Mg1-xAlxNi(x=0，0．1，0．2，0.5)。PCT结果说明合成的Mg-Ni—Ag和Mg—Ni—Al储氢合金材料具有很高的活性和理想的储氢性能。对两个体系的PCT结果分别进行计算，得出温度和氢平衡压的关系式。在423K时Mg1.8Ag0.2Ni在5min之内的放氢量为2．14％／min(质量分数)；Mg1.5Al0.5Ni在α β相区的吸氢速率为4．88％／min(质量分数)，放氢速率为1．26％／min(质量分数)。用XRD方法进行物相分析表明：添加少量银没有改变Mg2Ni的结构；添加铝却改变了Mg2Ni的结构，使储氢合金材料的储放氢动力学性能均得到改善。     

碳纳米管对LaNi5稀土合金电化学性能的影响

采用LaNi5稀土合金作为催化剂，用化学气相沉积法(CVD)制备了碳纳米管。研究了含有5％碳纳米管的LaNi5稀土合金电极样品的电化学性能。测定了碳纳米管电极的电化学储氢性能。实验发现：含有碳纳米管的LaNi5稀土合金的电化学放电容量更高，当放电电流密度为100mA／g时，其电化学储氢量高达385mAh／g。其循环寿命也得到了较大改善。循环100次，放电容量仅下降15％。     

LaNi5-xAlx (x=0~1.2)合金的循环储氢性能研究

通过真空感应熔炼法制备了LaNi5-xAlx (x=0, 0.25, 0.75, 1.2)储氢合金,并对其微观结构、力学性能、循环吸放氢性能及抗粉化性能进行了研究。结果表明,Al元素的加入能够明显改善合金晶体结构稳定性和储氢容量稳定性;随着Al含量的增加,合金的抗粉化性能呈现先减弱后增强的趋势;合金的力学性能和储氢容量共同影响着其抗粉化性能,其中力学性能是最主要的影响因素;在普通高纯氢气氛下,LaNi5-xAlx (x=0~1.2)合金的容量衰减主要是由于材料自身原因造成,很可能是发生了歧化反应     

Ti0.9Zr0.2Mn（1.8—x）MxV0.2（M=Ni,Cr;x=0,0.2）合金的贮氢性能

研究了Ti0.9Zr0.2Mn(1.8-x)MxV0.2(M=Ni,Cr;x=0,0.2)合金的晶体结构与贮氢性能。结果表明,Ti0.9Zr0.2Mn1.6Ni0.2V0.2和Ti0.9Zr0.2Mn1.6Cr0.2V0.2的贮氢量达到240mL/g。合金的主相均为C14 Laves相,镍,铬的取代使点阵常数和晶胞体积增大,P－C－T曲线的滞后降低,压力平台的倾斜度增加。     

低钴储氢合金Ml0．9Mg0．1Ni3．4Co0．3Al0．3电化学性能研究

为了降低AB5犁储氢合金的成本，对低钴的Ml0．9Mg0．1Ni3．4Co0．3Al0．3合金的组织结构和性能进行了研究，并与工业储氢合金MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3进行了对比。实验结果表明：此低钴合金是由LaNi5主相和LaNi3第二相构成。它们的储氢晕（ω,％）分别为1．36％和1．37％，最大放电容量分别为320mAh／g和324mAh／g，循环稳定性为：300次充放电循环后，2种合金剩余容晕都是88％。但Ml0．9Mg0．1Ni3．4Co0．3Al0．3的高倍率放电性能明显优于MmNi3．55Co0．75Mn0．4Al0.3合金。主要原因是由于LaNi3第二相的乍成不仪提高了合金颗粒表面的电化学催化活性，而且提高了结构韧性从而抵消了低钴合金颗粒粉化的不利影响。     

Effects of Pd substitution for Ni on corrosion performances of Mg_(0.9)Ti_(0.1)Ni_(1-x)Pd_x hydrogen storage alloys

1 Introduction MgNi-based amorphous hydrogen storage alloys have drawn much attention in the last ten years. Compared with AB5 or AB2 type electrode alloys, the alloy candidates for the negative electrode of Ni-MH batteries possess several advantages, su…     

保压时间对储氢合金电极电化学性能的影响

在不同保压时间下制备Mm0.3Ml0.7Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3储氢合金电极,研究保压时间对合金电极的活化性能、最大放电容量、放电特性和循环稳定性的影响规律和机制。结果表明,保压时间对合金电极的活化性能基本无影响。合金电极的其它电化学性能随保压时间的增加均呈现出先变好后变坏的变化规律,保压时间为15min时,合金展示了最佳的综合电化学性能,电化学性能的改善主要归因于合金电极的电荷转移速度加速和内阻减小。     

CO毒化LaNi4.7Al0.3贮氢合金的SIMS分析

应用ＳＩＭＳ方法对ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３贮氢合金被 ＣＯ毒化前后的表面进行了分析,结果表明： ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３贮氢合金毒化前 Ｃ, Ｏ峰不明显,毒化后 Ｏ峰明显增高, Ｃ峰明显出现毒化后生成了 Ｌａ－Ｃ, Ｌａ－Ｃ２和 Ｌａ－Ｏ的强键,并在合金表面形成了一层化合物薄膜,阻止贮氢合金进一步吸氢,导致 Ｌ３Ｎｉ４．７Ａｌ０．３贮氢合金吸氢量下降,吸氢速度降低．     

温度对La-Mg-Ni-Co-Mn贮氢电极合金电化学性能的影响

系统研究了温度对La07Mg03Ni2875Co0.525Mn0.1贮氢合金电化学性能尤其是电化学动力学性能的影响.结果表明:La07Mg03Ni2 875Co0525Mn0,合金由(La,Mg)Ni3相和LaNi5相构成.合金的最大放电容量随着温度升高从-20℃时的277.5 mAh/g增加到30℃时的406.2 mAh/g.随着温度升高,合金放电平台电位逐渐变负,放电过电位逐渐减小,合金电极的极化减弱.高倍率性能、交换电流密度、氢的扩散系数研究表明合金的电化学动力学性能随着温度升高不断提高.该合金的氢扩散活化能为17.6 KJ/mol.     

间歇式电解制备高活性LaNi_(5-x)Al_x合金薄膜的研究

通过间歇式熔盐电解技术制备一种高活性LaNi_(5-x)Al_x合金薄膜材料,采用热力学计算、循环伏安技术研究Ni阴极的去极化能力以及在氧化物熔盐电解体系中La、Al的共析出条件,采用扫描电镜和X射线衍射仪对合金薄膜材料表层的显微组织结构进行观察与分析。结果表明:采用间歇式脉冲电解可以将电沉积和扩散过程有效分离,在设计Na_3AlF_6 114g、Al_2O_3 1.2 g以及La_2O_3 4.8 g的熔盐体系中Ni阴极上首先析出Al,形成液态Al-Ni阴极,使稀土La_2O_3活度大大降低,发生去极化作用,实现La、Al共析出,进而制备出高活性、成分均匀的LaNi_(5-x)Al_x合金薄膜,其中x的值介于3.5~4之间。     

V-7.4Zr-7.4Ti-7.4Ni储氢合金的热力学研究

采用高纯Zr、V、Ti、Ni金属粉末为原料制备了V-7.4Zr-7.4Ti-7.4Ni合金,利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对合金的显微组织结构进行分析,测试了不同温度下合金的放氢PCT曲线,并根据化学反应热力学公式对其热力学参数进行计算.研究发现:该合金为两相结构,主相为V基固溶体,第二相为Laves相:在室温和353 K时合金的放氢PCT曲线上有明显的压力平台,最大放氢量分别为3.11%和2.31%(质量分数).热力学计算发现:V基固溶体相为其主要吸放氢相,对放氢PCT曲线上平台的形成有显著的影响;合金放氢PCT曲线平台所对应的氢化物平衡反应温度为358.4 K.