La_(1-x)Pr_xNi_(4.2)Mn_(0.3)Al_(0.3)Cu_(0.15)Fe_(0.05)储氢合金结构及电化学性能

为改善无钴AB5储氢合金LaNi4.2Mn0.3Al0.3Cu0.15Fe0.05的循环性能,采用XRD、SEM等分析方法以及恒电流充放电等电化学测试技术,研究了系列La1-xPrxNi4.2Mn0.3Al0.3Cu0.15Fe0.05(x=0~0.3)合金的结构和电化学储氢性能。结果表明:制备的合金为单一的CaCu5结构,随着Pr替代La含量的增加,晶胞的a轴、c轴和晶胞体积均逐渐减小,c/a值逐渐增大。相应合金的放电容量有所降低,但合金电极的循环稳定性和高倍率放电性能得到明显改善。100个循环后的容量保持率S100分别为47.28%(x=0)、48.22%(x=0.1)、50.79%(x=0.2)和54.47%(x=0.3)。在放电电流为1800 mA/g的条件下,合金电极的高倍率性能45.13%(x=0)升高到56.19%(x=0.3)。合金电极的交换电流密度I0随Pr含量的增加而逐渐增大,而合金电极的氢扩散系数DH没有明显变化。     

热处理对LaNi3.6 Co0.7Mn0.4Al0.3性能的影响

研究了热处理对储氢合金LaNi3.6 Co0.7Mn0.4Al0.3的相结构、活化性能、高倍率放电性能及循环稳定性的影响.经过热处理的合金,其杂质相消失,a轴变短,c轴伸长.热处理温度在800℃时,合金表现出较好的高倍率放电性能及循环性能.     

稀土贮氢合金的相结构与电化学性能

以稀土贮氢合金Mm_xMl_(1-x)Ni_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)(x= 0～0.5)为研究对象,通过调整两种混合稀土的比例来改变合金中La、Ce、Pr、Nd的含量,从而影响合金的相结构,分析合金相结构对电化学性能的影响规律。结果表明:所有合金的主相都为CaCu_5型结构的LaNi_5相,随x值的增加主相LaNi5的晶格常数a轴缩短,c轴变长,轴比增加,但晶胞体积不是线性递减的,在x=0.3时出现跳跃,晶胞体积较前后成分合金大;当x≥0.3时合金中出现AlLaNi4第二相,使得合金的放电能力减弱,但循环稳定性和高倍率放电能力却得到提高。综合比较,x=0.3时对应合金的综合电化学性能最好,合金具有较高的放电容量和充放电性能,放电电压平台较高,平台电压下放电持续时间较长。     

钛钒基储氢电极合金研究

研究了铁钒基储氢电极合金(Ti0.8Zr0 2)(V0.533Mn0.107Cr0.16Ni0 2)x(x=5,6,7)的相结构和电化学性能.XRD分析表明合金主要由六方结构的C14型Laves相和体心立方(BCC)结构的钒基固溶体相所组成.C14型LaveS相及钒基固溶体相的晶胞参数和晶胞体积均随着化学计量比x增加而减小.电化学测试表明当化学计量比由x=5增大到x=7时合金放电容量由394.6mAh/g下降到327.8mAh/g,活化次数略有增加,但循环稳定性和高倍率放电能力明显改善.     

无钴AB5型MlNi4.45-xMn0.040Al0.15Snx电极合金

对无钻AB5型MlNi4.45-xMn0.040Al0.15Snx电极合金相结构和电化学性能进行了研究.XRD分析结果表明:当Sn含量x≥0.3时,合金中除了LaNi5主相外,还存在LaNiSn等第二相,且第二相析出总量随着Sn含量的增大而增加;电化学性能测试结果表明:随着Sn含量的增加,合金的电化学充放电循环稳定性得到改善,但是对合金的放电容量和大电流放电性能有不利的影响;综合比较看,Sn含量x=0.3时合金的电化学性能最好,最大放电容量Cmax=295.0mAh/g,活化次数为2次充放电循环,300次循环后的容量保持率为70.45%,高倍率放电性能HRD900=55.18%.     

AB_5型贮氢合金放电容量的影响因素

研究了稀土元素,粉碎工艺和粒度对REB5(B5=Ni(3.55)Co(0.75)Mn(0.4)Al(0.3))合金放电容量的影响。结果表明：（1）钕取代部分镧的La(1-x)B5合金在．x=0.2处放电容量有一极大值。而镨取代部分镧的La(1-x)PrxB5合金在x=0．15处放电容量有一极大值.CeNdB5合金放电容量很低,几乎没有实用价值;(2)La(0.65)Nd(0.2)Pr(0.15)B5合金颗粒尺寸在54～74μm和30μm以下具有较高的放电容量。     

THF球磨环境对La_(0.82)Mg_(0.18)Ni_(3.5-x)Al_x(x=0.05～0.20)电化学性能的影响

采用真空感应熔炼法制备了La0.82Mg0.18Ni3.5-xAlx(x=0.05~0.20)四元储氢合金,并在四氢呋喃作用下对合金进行机械合金化改性。考察了球磨时间和四氢呋喃用量对合金电化学性能及其表面及体相内电阻的作用机制。通过3因素4水平正交实验确定最佳的球磨参数以及Al的最佳替代量。结果表明合金相结构以La Ni5相和La2Ni7相为主,随着Al替代量的增加和四氢呋喃用量的减少,La2Ni7相逐渐减少,La Ni5相逐渐增多,晶胞参数和晶胞体积增大。电化学性能的循环稳定性有大幅提升,但放电比容量呈降低趋势,从356.2 m Ah/g降到339.3 m Ah/g;电化学交流阻抗频谱(EIS)和线性极化测试结果表明合金表面的电荷迁移随着Al含量的增加逐渐下降;而合金体相内氢扩散速率先降低后上升再降低,整体呈降低趋势,高倍率放电能力主要由合金体内氢扩散控制。     

热碱处理对储氢合金电化学性能的影响

将La0.6 Nd0.2 Mg0.2Ni3.3 Co0.3 Al0.2储氢合金粉在6 mol/L KOH溶液中进行热碱处理,分析了合金颗粒的相结构、合金电极的电化学性能.在80℃下处理lh的合金,虽然容量有所降低,但第50次循环的容量保持率由热碱处理前的80.43％增加到处理后的89.78％;以900 mA/g的电流在0.6～1.2V放电,高倍率放电(HRD)性能由35.7％增加到了62.4％.合金的极化电流(I0)随着循环次数的增加而下降,说明合金的动力学性能在循环过程中不断劣化,导致合金在放电过程中极化现象加剧,主要是因为合金表面被腐蚀.     

贮氢合金高倍率放电性能的研究

利用正交实验研究了贮氢合金的组成及各元素的含量对高倍率放电性能的影响,得出最佳配比为La0.71Ce0.1Pr0.09Nd0.1Ni4.4Co0.2Mn0.2Al0.2.随着La含量在一定范围内的增加或者Co和Al含量的减少,合金高倍率放电能力会得到改善,Mn含量在一定范围内变化对高倍率放电性能的影响不大.研究了粒度对高倍率放电性能的影响,粒度为200～300目最佳.     

硼替代铝对AB5型贮氢合金的影响

研究了用B替代Al对AB5型贮氢合金相结构和电化学性能的影响。对MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-xBx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的研究结果表明:掺硼贮氢合金出现了CeCo4B第二相,电化学容量下降;随B含量的增加贮氢合金氢扩散系数明显上升,极化电阻减小,合金的高倍率放电性能和低温放电性能得到明显的改善。     

La0.8Mg0.2(Ni27Co0.6Al0.1Mn0.1)x贮氢合金的节能分析

以La0.8Mg0.2(Ni27Co0.6Al0.1Mn0.1)x(X=0.9、0.95、1.00、1.05、1.10)贮氢合金为研究对象.采用电化学测试技术,揭示合金的成分与电化学性能的关系.在所研究的合金中,以X=1.00时合金的综合性能较好,其最大放电容量为357mAh/g,活化次数为2次,在1200mA/g放电...     

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.     

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。     

La0.75Mg0.25Ni3.1-xCo0.4Alx合金的微观结构及性能

通过铸造工艺制备La0.75Mg0.25Ni3.1-xCo0.4Alx(x=0、0.05、0.10、0.15和0.20)贮氢合金,并对x=0.10的合金进行退火处理。分析了Al替代量x和退火温度对合金的影响。合金均含有(La,Mg)Ni3相(PuNi3结构)、LaNi5相和一定量的LaNi2相。铸态合金中LaNi5相的量由x=0时的14.28%增至x=0.20时的24.07%。Al的替代提高了合金的循环稳定性,但比容量由x=0时的398.7mAh/g降至x=0.20时的350.1mAh/g。合金均有优良的活化性能。在900℃下的退火处理,使合金的容量和循环稳定性得到提高。     

La-Mg-Ni系贮氢合金的性能研究

对La-Mg-Ni系(PuNi3型)La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Cux(x=0,0.2)贮氢合金进行了快淬处理,研究了快淬工艺对合金结构及电化学性能的影响。结果表明:合金主要由(La,Mg)Ni3相、LaNi5相以及少量的LaNi2相组成,各相的量与淬速有关。当x=0.2时,淬速从0 m/s增加到30 m/s,合金的放电容量从390 mAh/g下降到350 mAh/g,循环寿命从82次提高到116次,但快淬工艺对La-Mg-Ni系贮氢合金循环寿命的提高非常有限。     

Ti^4＋和Zn^2＋离子复合掺杂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能的影响

以Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2和Li2CO3为原料,TiO2和ZnO为掺杂剂,制备出不同含量钛锌离子复合掺杂的锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。用XRD、SEM、恒电流充放电、交流阻抗法和循环伏安方法分别研究了不同掺杂量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的结构、形貌和其电化学性能的影响。结果表明3%（摩尔分数）的Ti、Zn离子复合掺杂能有效提高LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的倍率放电能力和循环性能。在1C和2C的充放电倍率下,首次放电容量分别为170.4mAh/g和164.8mAh/g,经过50次充放电循环后容量保持率分别为96.3%和94.7%,具有优良的电化学性能。     

微量Mg替代La对低钴快淬AB5贮氢合金性能的影响

用单辊快淬法制备了La0.62-xCe0.27Pr0.03Nd0.08Mgx(Ni0.81Co0.06Mn0.07Al0.06)5.2贮氢合金,采用X射线衍射光谱法(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、夹片式模拟开口电池测试体系研究了合金的相结构及电化学性能。XRD分析表明,微量Mg(x=0.03)替代La后,合金主相仍为CaCu5型六方结构,同时出现了极微量的A2B7型第二相;使合金的结晶度有所提高,主相晶胞体积V从0.08807nm3降低到0.08792nm3,c/a轴比从0.8082增加到0.8112。电化学性能测试显示,Mg替代La后合金的最大放电容量从329.4m Ah/g(x=0.00)依次降低到313.2m Ah/g(x=0.03),而循环寿命从146周期(x=0.00)明显增加到245周期(x=0.03),主要缘于晶胞c/a轴比增大使吸氢体积膨胀减小进而合金抗粉化能力提高、结晶度提高使合金抗腐蚀能力提高,以及相对较小的贮氢量引起小的晶胞体积膨胀使合金粉化驱动力减小。     

贮氢材料和混合稀土中主体及杂质元素ICP-AES分析

以电感耦合等离子体光谱法连续测定贮氢材料中七个主体元素(La、Ce、Pr、Nd、Co、Mn、Al),混合稀土中四个主体元素(La、Ce、Pr、Nd)和六个杂质元素(Ca、Mg、Cu、Si、Fe、Sm).对稀土元素的光谱干扰进行了较深入的研究,从众多的谱线中选择到灵敏度高、干扰程度小的谱线La 333.749nm,Ce 413.380nm,Pr 414.311nm,Nd 415.608nm,Sm442.434nm,Sm 359.260nm作分析线,并用类似样品组成的基体匹配抑制干扰,从而提高了准确度和精确度.本法简易准确,主体组分标准加入回收率99%～104%,相对标准偏差<2%;杂质标准加入回收率97%～102%,相对标准偏差<15%.不同实验室的测定结果能较好地吻合.     

合金Pr0.1Ce0.6Tb0.3Fe1.9-xBx的结构和磁致伸缩

用电弧炉熔炼法制备了Pr0.1Ce0.6Tb0.3Fe1.9-xBx(x=0.00～0.20)合金.分别采用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和应变仪分析了合金的结构、居里温度和磁致伸缩.研究发现,所有样品均呈现单一MgCu2型Laves相结构;随B含量的增加,晶格常数在x≤0.1时缓慢下降而在x ＞0.1...     

稀土组成对贮氢合金放电性能影响的预测

使用C语言模拟实现了一个通用的多层前馈神经网络(BP)模型,应用此模型研究了贮氢合金中混合稀土La、Ce、Pr、Nd的相对组成对Ml(NiCoMnAl)5合金的电性能[0.2C放电容量、5C放电容量和高倍率放电性能(HRD)即5C放电容量与0.2C放电容量之比]的影响。找到了混合稀土的优化组成区域,在此区域内合金的0.2C、5C放电容量分别达到320mAh/g、230mAh/g以上,HRD≥0.70,并运用实验数据对此模型的正确性进行了检验,其相对误差小于1%。