退火对长寿命贮氢合金结构与电化学性能的影响

为了改善含钇长寿命稀土系AB_5型贮氢合金性能及降低合金制造成本,本文以市场化的含钇长寿命La_(0.82)Ce_(0.18)Ni_(4.66)Mn_(0.58)Al_(0.25)Y_(0.04)Zr_(0.01)合金作为研究基础,研究在不同退火温度下对该合金结构及电化学性能的影响。研究结果表明,经不同温度保温6 h热处理后,合金仍为CaCu_(5)型的标准LaNi_(5)相;随着温度升高,合金循环寿命显著提高,最大放电容量先升高后降低且活化性能变差;PCT测试结果显示980℃退火时吸氢量达到0.8766,随着温度升高吸氢量呈现降低趋势,平衡压力先减少后增加。经1040℃保温6 h热处理后制备该合金综合电化学性能最佳,同时具备良好的吸放氢性能。

Y元素对无钴耐高温AB_(5)型贮氢合金电化学性能的影响

研究了Y元素的含量对无钴贮氢合金(La_(0.8)Ce_(0.2)Y_(x))Ni_(4.6)Mn_(0.5)Al_(0.4)相组成、电化学性能和耐高温性的影响。结果表明,合金由LaNi5相组成,随着Y元素的增加,合金金相向右发生轻微偏移,常温下合金最大放电容量逐渐减小,但70℃下放电容量从246 mAh/g增至273 mAh/g。当含Y量为0.6时,容量保持率从73.2%增至最高的82.1%。

熔体旋淬Ml(NiCoMnAl)_5贮氢合金的组织结构与电化学特性

对比研究了熔体旋淬和常规熔铸Ml(NiCoMnAl) 5 贮氢合金的组织结构和电化学特性。SEM和XRD分析表明 :熔体旋淬合金为细小的柱状晶粒组成 ,随着旋淬速度的增加 ,晶粒越来越细小 ,成分越来越均匀 ;它们的晶体结构和铸态一样 ,都为CaCu5 型六方晶体结构 ;随着旋淬速度的增加 ,晶粒主要按 (111) [111]择优取向生长。电化学测试表明 :旋淬态合金电极初始容量都大于 2 10mAh·g - 1 ,活化性能好 ,经两次充放电循环 ,就可达到最大放电容量。旋淬速度 10m·s- 1 的合金电极的最大放电容量 (2 94mAh·g- 1 )与铸态合金电极的最大容量相当 ,所有旋淬速度的合金电极充放电循环稳定性优于铸态合金电极。在 6 0 0mA·g- 1 电流密度下 ,旋淬速度 10m·s- 1 的合金电极充电 45min就能达到其最大容量的 6 5 %左右 ,具有较好的高倍率充放电能力 ,但随着循环次数的增加 ,它的容量稳定性稍次于旋淬速度 40m·s- 1 的合金电极。

铸态和快淬Ti基贮氢合金的放电容量与显微结构

快淬工艺能明显地提高Ti0 .8Zr0 .2 Mn0 .5V0 .5Ni1.0 贮氢合金的放电容量 ,而且淬速与放电容量之间在一定情况下出现峰值。XRD、SEM、TEM分析结果表明 :快淬合金由细小的枝晶组成 ,随着淬速增加 ,晶粒更加细小 ;快淬合金很难形成非晶 ,当淬速达到 32m/s时仅有少量非晶出现 ,主体仍是微晶和纳米晶 ;Ti0 .8Zr0 .2 Mn0 .5V0 .5Ni1.0 合金是多相结构 ,低淬速快淬态合金和铸态合金由大量的六方C14Laves相和少量的TiNi非Laves相组成 ,当淬速达到 8m/s时 ,合金中开始出现立方C15Laves相。快淬合金中能大量吸氢的C14、C15相的总含量更多 ,从而使快淬钛基合金的放电容量有较大的提高。合金中各个相的相对含量随着淬速的改变而改变 ,使C14。

贮氢合金的开发与研究进展

贮氢合金是近年来开发的一类新型高性能材料。本文介绍了贮氢合金的开发和研究的最新进展，论述了它在氢的提纯、热泵、空调、压缩机和镍—氢化物电池等高技术领域中的应用前景。

温度对贮氢合金MlNi_(3.75)Co_(0.65)Mn_(0.4)Al_(0.2)动力学性能的影响

在-20℃～85℃的范围内系统地研究了温度对贮氢合金MINi3.75Co0.65Mn0.4Al0.2动力学性能的影响.结果表明:该贮氢合金电极的电化学反应电阻Rt,欧姆内阻Ro,阴极极化过电位,阳极极化过电位,阳极极化过程中的电化学反应过电位ηa和浓差极化过电位ηa均随温度的升高而减小,该电极的交换电流密度i0,对称因子β和电极中氢的扩散系数D随温度的升高而增大.当放电电流密度较低时,电化学反应是整个电极过程的速度控制步骤;当放电电流密度较高时,氢的扩散是整个电极过程的速度控制步骤;在中等放电电流密度下,电极过程由电化学过程和氢的扩散过程混合控制.该电极中电化学反应过程和氢扩散过程的活化能分别为28.1 kJ·mol-1和19.9 kJ·mol-1.

热处理工艺对La_(0.85)Ce_(0.15)(NiMnAl)_(5.30)贮氢合金相结构及电化学性能影响

本文研究了无钴La_(0.85)Ce_(0.15)(NiMnAl)_(5.30)贮氢合金在不同热处理工艺下相结构及电化学性能变化规律。衍射分析表明退火参数优化后的合金仍为CaCu5单相,温度升高后结晶度增加但活化性能变差;PCT测试结果显示920℃退火时吸氢量达到0.8902;温度升高后吸氢量呈现降低趋势,放氢压力也明显增加;经过980℃热处理8h后晶体结构改善明显,其吸放氢前后膨胀体积变化最小,抗粉化能力强。无钴合金熔点降低、温度升高后利于体相中元素扩散;活化性能降低的同时合金最大放电容量也有所降低。980℃制备合金电化学性能最优,同时具备较好的贮氢性能。

元素掺杂对Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15贮氢合金高温性能的影响规律研究

本文采用中频感应真空炉熔炼制备了掺杂锆、钇、钛元素的Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15贮氢合金,熔体升温至1773K快淬为片状合金;在氩气气氛中1233K下保温10h,退火处理的贮氢合金粉碎至40μm进行性能测试。本文采用X射线衍射(XRD)、电子探针微区成分分析仪(EPMA)、PCT测试系统、电化学测试等研究方法系统研究了元素掺杂对Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15贮氢合金微观结构、高温性能的影响规律。研究结果发现,Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15系列贮氢合金均为CaCu5相;金属元素钇、锆、钛掺杂后锆元素在金相中有微量偏析;贮氢合金平衡氢压从1.7atm降低至0.45atm时合金高温性能提升,钇元素掺杂的HT-D合金放电容量最高为331mAh/g。HT-E合金钴含量增加后颗粒韧性增强,钇元素的掺杂提升了合金颗粒耐腐蚀性,因而具有最优高温性能。

贮氢合金粉含氧量对MH-Ni电池性能的影响及工艺控制分析

本文以高容量贮氢合金粉为例,着重研究分析贮氢合金粉含氧量对其电化学性能及PCT吸放氢性能的影响。结果表明,氧含量控制在600 ppm以下,贮氢合金性能高且稳定。

镁基贮氢合金的制备和性能

文章讨论了镁基贮氢合金的制备方法和改善其动力学性能和电化学性能的研究方法.

贮氢合金表面置换镀镍工艺及电化学性能的研究

采用置换镀镍工艺对贮氢合金粉进行了表面包覆处理.交流阻抗、循环伏安及模拟电池充放电实验表明,经过置换镀镍处理后,降低了贮氢合金电极表面的电化学反应阻抗,提高了电化学反应活性,明显改善了贮氢合金电极的充放电性能及活化性能.

制粉工艺对贮氢合金电化学性能的影响研究

研究了干法、湿法和湿法加添加剂三种制粉工艺对贮氢合金电化学性能的影响 ,结果表明 :制粉工艺对合金粉末的表面形貌、粒度分布、氧含量均存在很大的影响 ,并影响到其电化学性能。当采用湿法制粉工艺时 ,贮氢合金电极的活化性能较干法制粉明显改善 ,若加入一定量的添加剂 ,活化性能进一步提高 ,第一次放电容量即达到2 78mAh·g-1,第二次放电容量达到合金电极的稳定容量 32 2mAh·g-1。湿法制粉对贮氢合金电极的循环稳定性能有一定的负面影响 ,这可能与贮氢合金粉末表面的氧化和细粉相对含量较多有关 ,然而 ,当加入一定量的添加剂以后 ,贮氢合金电极的氧含量得到有效的控制 ,3C充放循环稳定寿命达到 5 0 0次 ,与干法制粉工艺接近。

La_(0.67)Mg_(0.33)Ni_(2.5)Co_(0.5)贮氢合金的制备和MH电极性能研究

采用高频感应熔炼方法制备了 PuNi3型 La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5 合金;用 X 射线衍射分析和电化学方法研究了添加不同 Mg 含量以补偿 Mg 元素烧损时合金的组织结构和电化学性能。X 射线衍射分析(XRD)表明,铸态合金由 PuNi3型主相和少量的 CaCu5型第二相组成,铸态合金经 1 223 K 和 10 h 退火处理后,CaCu5 型第二相可明显减少,其中 Mg增加 10%时得到纯度较高的 PuNi3 型组织。电化学测试表明,增加适当 Mg 含量和进行退火热处理能明显提高和改善合金电极容量、循环稳定性和大电流放电性能。与 AB5型和 AB2型 Laves 相贮氢合金比较,PuNi3型 La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金具有电极容量高及优良的大电流放电性能。

提高AB_5型贮氢合金电极材料循环寿命的途径

分析了LaNi_5二元合金在可逆充放电中循环寿命低的原因,总结了有关提高AB_5型贮氢合金电极材料循环寿命的方法,其中包括对LaNi_5系、M_LNi_5系、M_mNi_5系和M_mB_x系的多元合金化和微包覆化、细晶化、密结化、酸碱处理、薄膜化等一系列电极材料处理途径。

La-Mg-Ni系A_2B_7型贮氢合金的结构与电化学性能

合金结构研究表明，La2-xMxNi7（x=0．3-0．8）主要由Ce2Ni7，Gd2C07，PuNi3型物相组成。合金中Mg含量对合金相结构有着重要影响，主相的晶胞参数随Mg含量（x）的增加呈线性减小，合金的吸放氢平台也随之升高。电化学测试表明，随合金中Mg含量的增加，合金电极的放电容量先增大后减小，合金电极的循环稳定性呈恶化趋势，La1.4M0.6Ni7合金电极具有最高的电化学放电容量（378mAh·g^-1），La1.6M04Ni7合金电极具有最佳的循环稳定性（S270=81％）。合金电极的高倍率放电性能（HRD）随Mg含量的增加而增大。当合金中Mg含量较低时（x≤0．5），合金电极反应速度控制步骤为氢在合金体相中的扩散；当Mg含量较高时（x≥0．5），合金电极反应速度控制步骤转变为电极表面的电荷转移。

球磨表面包覆对镁基贮氢合金电化学性能的影响

表面包覆是一种表面改性方法 ,对于提高贮氢合金表面活性 ,防止氧化和抑制容量衰退都有较积极的作用。探索了以球磨方法对二元非晶合金Mg5 0Ni5 0和三元非晶合金Mg( 5 0 -x)TixNi5 0 (x =5 ,10 ,15 )进行表面包覆的工艺及其对合金电极充放电循环稳定性的影响。结果表明 :Y ,Al,Ni等包覆元素皆可在一定程度上延缓非晶合金Mg5 0Ni5 0较快的循环容量衰退 ,而且Ni对Mg( 5 0 -x)TixNi5 0 (x =5 ,10 ,15 )

稀土贮氢合金 RE(NiCoMnAl)_5 的相结构与电容量关系

研究了ＡＢ５型稀土贮氢合金ＲＥ（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５在Ａ侧组分改变下的相结构与电化学性能之间的关系。结果表明：在Ａ侧Ｎｄ（或Ｐｒ）＝０．２时Ｌａ０．８ＲＥ０．２（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５合金的放电容量达最高值（３２０ｍＡｈ／ｇ）；Ｌａ１－ｘＮｄｘ（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５合金的晶胞体积随组分ｘ呈线性减小，少量的Ｎｄ替换对放电容量有良好的影响；退火处理改善了合金的放电容量，但起始活化较慢，可能与表面氧化物的生成有关；快凝条件下晶体织构生长及一次枝晶细化，因而有利于电化学综合性能的提高。

高性能贮氢合金电极的成分设计

MH Ni电池的关键技术是负极材料———贮氢合金 ,而贮氢合金的性能主要取决于它的成分。从MH电极失效分析和MH Ni电池对负极材料的性能要求出发 ,详细讨论了AB5 型贮氢合金的各项性能与各种合金元素之间的关系 ,这些性能包括贮氢合金的吸氢量、平衡氢压、吸放氢滞后性、单胞体积和轴比c/a的大小、显微硬度、耐蚀性、高倍率放电性能及合金电极的温度特性等。同时对非化学计量比贮氢合金和低Co、无Co贮氢合金也进行了讨论。指出了合金成分设计应考虑的各个方面。

掺杂Fe对贮氢合金Ml(Ni-Co-Mn-Ti)_5电化学性能的影响

针对混合稀土金属中含有不定量的Ｆｅ杂质及贮氢电极合金在熔炼过程中容易混入Ｆｅ杂质的特点，采用在Ｍｌ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５合金中人为地添加不同量Ｆｅ的方法，系统地研究了Ｆｅ掺杂量对贮氢电极合金Ｍｌ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５电化学性能的影响。结果表明：微量Ｆｅ（ｘ≤０．０５）掺杂时合金的放电容量有所提高，但随着Ｆｅ掺杂量的进一步增多，合金的放电容量逐渐下降；增加Ｆｅ掺杂量可以改善合金的活化性能；掺杂Ｆｅ的存在不同程度地提高了充放电循环稳定性，但也不同程度地降低了合金的高倍率放电性能。