超点阵结构储氢合金研究进展

超点阵结构储氢合金是近20年来储氢材料领域的研究热点。本文详细综述了常见超点阵晶体结构的演变规律,超点阵结构由Laves结构单元和CaCu5结构单元在c轴堆垛而成,该结构均可由CaCu5结构经过元素替代和平移而获得,有六方2H和菱方3R两种晶体结构类型。文章综述了典型超点阵结构储氢合金的研究进展、超点阵结构合金关键元素占位和亚结构单元体积调控机制。合金电极电化学循环稳定性与电化学循环过程中合金结构演变和相应的表面腐蚀行为等方面有关,文章同时综述了改善超点阵结构合金储氢行为和电化学性能的途径,并对未来超点阵结构储氢合金的发展进行了展望。对超点阵结构储氢合金成分-结构-性能-服役性能的深层次理解有助于开发高性能超点阵结构合金电极材料。

掺镁La-Y-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金结构和电化学性能研究

通过粉末冶金烧结方法制备A2B7型含镁La_(1.9-x)Y_(x)Mg_(0.1)Ni_(6.48)Mn_(0.32)Al_(0.2)(x=0~1.8)和无镁La_(0.8)Y_(1.2)Ni_(6.48)Mn_(0.32)Al_(0.2)合金,研究了掺杂Mg条件下Y元素对合金物相组成、晶体结构和电化学性能的影响规律和协同作用。结果表明,适量增加Y含量有助于含Mg合金形成2H-Ce_(2)Ni_(7)型相单相组织,Mg与Y原子优先占据2H-Ce_(2)Ni_(7)型主相中的[A_(2)B_(4)]结构单元,随Y含量x增加,2H-Ce_(2)Ni_(7)型主相晶胞参数a,c,V_(cell)及[A_(2)B_(4)]与[AB_(5)]单元结构的体积差ΔV_(d)均逐渐减小,但无镁及含镁x=1.8合金的2H-Ce_(2)Ni_(7)型主相具有相对较高的V_(cell)和ΔV_(d)值。合金的放氢PCT曲线特征和电化学性能与掺Mg,Y含量及ΔV_(d)关系密切,含镁合金的电化学性能优于无镁合金,其中含镁x=1.0~1.2合金具有较小的ΔV_(d)和最佳的电化学性能,该电极放电容量达到最大值375 m Ah·g^(-1),经100周充放电循环后的容量保持率S100为91%,放电电流密度为900 mA·g^(-1)时的高倍率放电性能HRD_(900)为80%。通过掺Mg和优化Y含量可明显改善La-Y-Ni系A_(2)B_(7)型合金的电化学性能。