Mg-Ni基贮氢合金的研究进展

Mg-Ni基贮氢合金以其比容量高、成本低而倍受关注。就近年来有关Mg-Ni基贮氢合金在多元合金化、表面处理、热处理、活化处理上的研究现状作一简要概述。

Mg-Ni基贮氢合金元素取代改性研究进展

本文综述了近年来Mg-Ni基贮氢合金元素替代发展状况。元素取代影响Mg-Ni基贮氢合金贮氢量、吸放氢温度等吸放氢性能,改善Mg-Ni合金的电化学容量、活化性能、循环稳定性等电化学性能。对此,提出了合金需要解决的问题。

机械合金化制备Mg-Ni基贮氢合金研究进展

本文在简要介绍机械合金化概念的基础上,综述了国内外采用机械合金化方法制备Mg-Ni基贮氢合金,特别是在多元合金化、复合贮氢合金、表面改性等方面的发展,并讨论了今后的发展方向。

电镀镍-钴合金对La-Mg-Ni基贮氢合金电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni基贮氢合金的循环稳定性和综合电化学性能,研究了电镀镍-钴合金对La0.88Mg0.12Ni2.95Mn0.10Co0.55Al0.10贮氢合金粉末表面形貌和电极电化学性能的影响.FESEM表明,电镀处理后合金粉末表面沉积了球状的镍-钴合金颗粒.电化学性能测试表明,贮氢合金电极的放电容量、高倍率放电性能和循环稳定性均得到了显著改善.200周循环时合金电极的容量保持率从未处理合金电极的60%提高到镀覆镍-钴合金的80%,在放电电流密度1080mA/g下的高倍率放电性能提高了23%.线性极化曲线和电化学阻抗分析结果显示,包覆镍-钴合金后贮氢合金电极表面的电荷转移速率加快,电催化活性提高.

机械合金化Mg-Ni基非晶态贮氢合金的电化学特性

详细研究了通过机械合金化（ＭＡ）方法制备的Ｍｇ５０Ｎｉ５０－ｘ－ｙＭｘＮｙ（Ｍ，Ｎ＝Ａｌ，Ｃｏ和Ｓｉ）系列非晶态贮氢合金的电化学特性。结果表明，该系列ＭＡ非晶合金的电化学活化容易，电化学容量高，其中Ｍｇ５０Ｎｉ５０合金的最大容量达５００ｍＡ·ｈ／ｇ，约为晶态合金的１０倍；但是它们的化学稳定性较差，容量的循环衰减速率达（１０～６０）ｍＡ·ｈ／ｇ·ｃｙｃｌｅ。通过ＸＲＤ分析，证实Ｍｇ－Ｎｉ基合金的性能衰退是由于其中的Ｍｇ在碱性溶液中被氧化所引起。

Mg-Ni基非晶/纳米晶贮氢合金的研究新进展

综述了近几年国际上正在广泛研究的Mg-Ni基非晶/纳米晶贮氢合金的发展状况,总结了具有优异贮氢性能合金的特征及其形成机理,重点叙述了采用熔体急冷法和机械合金化法制备非晶/纳米晶组织结构的贮氢合金的贮氢性能,最后指出了合金组分比例和微观组织结构是决定Mg-Ni基合金贮氢性能的最关键因素。

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 )

提高Mg-Ni贮氢合金电极性能的因素

Mg-Ni合金作为大容量贮氢电极材料有很好的应用前景,但其电容量衰退快,寿命短,限制了目前的进一步开发应用,本文分析了影响贮氢合金电极放电性能的因素,综述了提高贮氢合金电极综合电化学性能的各种可行性方法。

两步法制备Mg-Ni系贮氢合金及其表面改性

采用先在高温下烧结使元素充分扩散,然后再球磨的两步法制备了一系列的Mg Ni系贮氢合金Mg2Ni、Mg1.7 Al0.3Ni、Mg1.7Ti0.3Ni和Mg1.9Ti0.1Ni0.8Al0.2,研究了将Mg2Ni用Ti、Al部分替换Mg和化学镀对合金电极的影响,并对试样进行了XRD分析和电化学性能测量。结果表明Mg1.7Al0.3Ni合金中形成一种新相,该相具有面心立方结构,晶格常数为0.604nm,Mg1.7Al0.3Ni的电化学容量较高,这应与这种新相的形成有关。这一结论对用两步法制备Mg Ni系贮氢合金有意义。该合金经次磷酸钠作还原剂的碱性化学镀镍后,电化学容量有非常明显的提高,但对循环稳定性的改善不明显。

镁基复合贮氢合金的合成及其电化学性能

采用机械合金化法合成了NiB粉末,并将其与MgNi非晶态合金进行机械复合,研究了复合对MgNi贮氢合金电极结构及电化学性能的影响。XRD结构分析表明MgNi-NiB通过机械复合后形成了均一的非晶相。电化学性能测试表明:NiB的复合虽然使得MgNi合金电极的初始放电容量有所降低,但是大幅度地提高了电极的循环稳定性。

钒-氢反应规律与钒基固溶体贮氢合金开发

钒基固溶体贮氢合金是近年来开发的一种新型高性能贮氢材料。文中介绍了钒-氢反应的基本规律及钒基固溶体贮氢材料的特点,并对钒基固溶体贮氢合金的研究及开发现状进行了综述。

稀土镁基贮氢电极合金的结构与电化学性能研究

Rietveld全谱拟合表明,La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(O.15)(x=2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0)型合金主相由(La,Mg)Ni_3和LaNi_5组成,随x的增加,(La,Mg)Ni_3相的丰度从48.4％(x=2.5)增加到78.2％(x=3.5)然后减小到12.2％(x=5.0);LaNi_5相的丰度当x=2.5—3.5时,保持基本不变(约20％),当x值增加到4.0时突然增加到71.9％,随着x增加,合金的吸氢量首先增加然后减小,合金放氢平台压力首先保持基本不变然后增加;合金电极的最大放电容量从228.3 mA·h/g(x=2.5)增加到395.6mA·h/g(x=3.5),然后又减小到226.8 mA·h/g(x=5.0),当放电电流密度I_d=1000 mA/g时,合金电极的高倍率性能从x=2.5时的53.5％提高到x=3.5时的85.8％然后又减小到x=4.5时的73.9％,随着x值的增加,合金电极的电化学反应动力学性能首先增加,达到一个最大值后,其动力学性能又有所下降。

Ti/Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响因素

介绍了影响Ti/Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的一些因素 ,这些因素包括锆部分取代钛 ,Cr、V、Fe、Cu、Ni、Co、Mo等元素部分取代锰 ,非化学计量 ,非金属杂质元素与杂质气体等。同时也介绍了热处理、熔炼方式。

稀土镁基AB_3型贮氢电极合金的研究进展

综述了稀土镁基 AB_3型贮氢电极合金的研究进展。分别从合金结构、热力学、成分及制备方法等方面进行总结,认识到循环稳定性差是 AB_3型贮氢电极合金目前存在的最主要问题,并就如何改善合金循环稳定性的问题进行了讨论。稀土镁基 AB_3型贮氢合金的贮氢量高于传统的稀土基 AB_5型贮氢合金,有望成为新一代的贮氧电极合金材料。

钒基固溶体型贮氢合金的研究进展

金属钒具有吸氢量大、抗粉化性能好等优点 ,但是有效吸氢量较低 ,只有一半的氢能够释放出来 ,没有实用价值。在V Ti二元合金的基础上形成的三元合金V Ti M(M代表Cr,Mn ,Fe ,Ni等 )具有良好的贮氢性能。Ti/Cr比对V Ti Cr合金性能影响很大 ,Ti/Cr比值为 0 .75时V Ti Cr合金具有最大的贮氢量和有效吸氢量 ,同时热处理可以有效地提高V Ti Cr合金的有效吸氢量 ,并降低V的使用量。添加Mn的三元合金具有BCC和Laves相双相结构。V Ti Fe合金的贮氢量很高 ,并有希望利用便宜的钒铁做钒源。此外 ,V基固溶体合金还可以用于镍氢电池负极 ,如V Ti Ni合金具有很高的放电容量 。

吸热型金属合金化对钒基贮氢材料性能的影响

利用电荷自洽离散变分Xα(SCC-DV-Xα)方法计算了吸热型金属合金化对钒基贮氢材料性能的影响。研究表明:在V63H64中加入吸热型金属Cr、Mn、Ni后,随着原子序数的增加,V51M12H64中H的净电荷依次逐渐增加,V的净电荷逐渐减小;氢化物V51M12H64中V-H之间的离子性相互作用逐渐减弱,共价性相互作用逐渐增强;V-H之间的相互作用主要是V-4s和H-1s、H-2s轨道之间的相互作用。研究还表明材料放氢的平衡压力与其费米能有很好的线性关系,加入吸热型金属后,导致氢化物V51M12H64中费米能增加,氢化物更不稳定,从而改善材料的吸放氢性能。

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。

Mg-Ni系贮氢合金的改性

Mg-Ni系贮氢合金虽储氢量高,但放氢温度高、吸放氢动力学性能差,限制了合金的广泛应用。为克服Mg-Ni系贮氢合金的这些缺点,开发贮氢量大、吸放氢性能好的贮氢合金,采用各种方法对合金进行改性。为进一步了解Mg-Ni系贮氢合金方面的研究进展,调研了国内外在Mg-Ni系贮氢合金改性方面研究进展,主要从合金表面处理、成分调节以及纳米处理这3个方面进行了阐述。

Cu粉复合球磨处理对V基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响

研究了V基固溶体型贮氢合金(TiV211Ni013和TiV211Ni015)与Cu粉进行复合球磨处理对其相结构及电化学性能的影响。X射线衍射和扫描电镜分析表明,铸态合金均由体心立方(bcc)结构的V基固溶体主相和bcc结构的TiNi基第二相组成;当与Cu粉复合球磨处理后,合金均变成由V基固溶体主相和体心四方(bct)结构的CuNi2Ti第二相组成,且合金颗粒的表面状态发生改变。电化学测试表明,球磨处理后合金电极的最大放电容量增加了25～39mA·h/g,100次循环容量保持率大幅提高,循环稳定性得到显著改善。结果表明,Cu粉复合球磨处理是通过同时改变V基合金的第二相成分和晶体结构以及合金颗粒的表面状态来改善合金的电极性能,这与其他传统球磨方式仅通过改变合金的表面状态来改善电极性能的作用机制有所不同。

球磨镁基贮氢合金的研究

在空气中用机械合金化制备了Mg2Ni贮氢合金,并用XRD、SEM、TEM和充放电测试等研究了合金的组成、结构和电化学性能。在非真空和没有保护气的条件下球磨,得到的Mg2Ni贮氢合金具有良好的活化性能及较高的贮氢容量。随着球磨时间的增加,容量也相应增加,当球磨30 h时,合金容量可达482.75 mAh/g,但在碱液中的氧化、腐蚀,使其容量衰退很快,循环稳定性不理想。