La0.75Mg0.25Ni3.5-xMx(M=Si,Zn;x=0～0.5)储氢合金的相结构与电化学性能

研究Si和Zn元素分别部分替代Ni后合金La0.75Mg0.25Ni3.5-xMx(M=Si,Zn;x=0～0.5)的微观组织及电化学性能.X射线衍射(XRD)结果表明, La0.75Mg0.25Ni3.5-xSix合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaMgNi4型相组成,随着Si含量增加,CaCu5型相明显增加.La0.75Mg0.25Ni3.5-xZnx合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaNi3型相组成.随着Zn的增加,合金中Ce2Ni7型相逐渐减少,CaCu5型相和LaNi3型相则相应增加.电化学实验表明,2种元素的加入均使得合金的高倍率放电性能下降;Si的加入降低了合金最大放电容量和交换电流密度,但活化次数也随之减少,电化学循环稳定性提高.Zn元素的加入,对合金最大放电容量影响较小.     

Pr元素对La-Nd-Mg-Ni系贮氢合金相结构和电化学性能的影响

为了研究Pr元素对La-Nd-Mg-Ni系贮氢合金相结构和电化学性能的影响,采用感应熔炼法制备了La0.20Nd0.60 Pr Mg0.20Ni3.20Co0.20Al0.20(=0,0.10,0.20,0.30,0.40)合金。XRD分析表明,合金的主相为CaCu5型的LaNi5相和Ce2Ni7型的La2Ni7相。随着的增大,两相的晶胞体积均增大,并且La2Ni7相的含量显著增加。P-C-T曲线表明,随着Pr含量的增加,合金氢化物的稳定性增强。电化学测试结果显示,随着Pr含量的增加,合金电极的高倍率放电性能、低温放电性能和循环稳定性均先提高后降低,其中100周循环容量保持率从76.7%(=0)增加到88.7%(=0.30),然后又降低到82.3%(=0.40)。     

(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)合金的储氢与电化学性能研究

采用高频悬浮感应熔炼方法制备(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)系列合金,分析Nd部分取代La对合金的相结构、吸放氢性能和电化学性能的影响.结果表明,铸态合金的主相为具有六方CaCu5结构的LaNi5相,并存在具有立方MgCu2结构的LaNi2相以及LaMg3相.合金主相...     

La-Mg-Ni基合金储氢性能的研究

采用高频感应熔炼制备La0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx(x=0.1、0.2、0.3、0.4)合金,进行X射线衍射(XRD)实验,气相储氢性能测试和电化学性能测试,分析Mg部分替代Ni对合金的储氢和电化学性能的影响。分析结果表明,合金具有多相结构,当x=0.1、0.3时,合金的主相是CaCu5-型结构的LaNi5相,当x=0.2、0.4时,合金的主相是AB2-型Laves相LaNi2相。随x=0.1、0.2、0.3、0.4合金电极的放电容量(mAh/g)依次为244.7、140.8、257.6、164。当x=0.1时,在2MPa氢压、25℃时,合金La0.7Ca0.3Ni2.7Mg0.1的储氢量达到1.1wt%。     

添加硼对La-Mg-Ni系(PuNi3-型)贮氢合金微观结构及电化学性能的影响

为了提出La-Mg-Ni(PuNi3型)系贮氢合金的电化学循环稳定性,在La2Mg(Ni0.85Co0.15)9合金中添加微量的B,用铸造及快淬工艺制备La2Mg(Ni0.85Co0.15)9Bx(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)贮氢合金,分析测试铸态及快淬态合金的微观结构与电化学性能,研究硼对合金微观结构及电化学性能的影响。结果表明:铸态合金具有多相结构,包括主相(La,Mg)Ni3相(PuNi3型)和LaNi5相,一定量的LaNi2相和微量的Ni2B相经快淬处理后,Ni2B相消失,且其他相的相对量随淬速的变化而变化。硼的加入提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性,但使铸态合金的容量下降;铸态合金的电化学容量随B含量的增加单调下降,而快淬态合金的容量随B含量的增加有一极大值,B对铸态及快淬态合金电化学性能的影响机理是完全不同的。     

稀土元素R对储氢合金(LaRMg)(NiCoAlZn)_(3.5)相结构和电化学性能的影响

以(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5(R=La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y和Sc)合金为研究对象,研究稀土元素R部分替代La后对合金相结构和相组成及电化学性能的影响.XRD和EPMA方法分析结果表明,合金(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Ce、Pr和Nd元素的替代对合金相组成没有明显影响,而Gd元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%;Y和Sc元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失.电化学测试和分析表明, 稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Nd、Gd、Y和Sc部分替代La在一定程度上提高合金的最大放电容量,而Gd元素替代时合金电极容量最高达到343.1 mAh/g;Gd和Nd元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,S100分别达到95.3%和93.0%.此外,Sc部分替代La能有效改善合金电极的高倍率放电性能.     

La0.7Zr0.1Mg0.2Ni3.4-xCoxFe0.1合金的制备与电化学性能研究

在氩气保护下采用电磁感应熔炼制备La0.7Zr0.1Mg0.2Ni3.4-xCoxFe0.1（x=0.15,0.25,0.35,0.45）合金,研究合金的相结构,以及Co元素部分取代Ni元素对合金的气态储氢性能和电化学性能的影响。结果表明,合金主要由LaNi5、LaNi2以及La2MgNi9相组成。合金电极的最大放电容量分别为346.7mAh/g（x=0.15）、320.3mAh/g（x=0.25）、363.0mAh/g（x=0.35）和313.3mAh/g（x=0.45）,经过65个充放电循环后,合金电极的容量保持率从63.0%（x=0.15）增加到80.2%（x=0.35）,然后再下降到75.0%（x=0.45）。La0.7Zr0.1Mg0.2Ni3.15Co0.25Fe0.1合金具有较高的高倍率放电性能（HRD1200%=67.3）和较大的极限电流密度（IL=386.8 mA/g）,显示出其良好的电化学动力学性能。     

烧结温度对La-Mg-Ni系储氢合金的相结构与电化学性能的影响

采用粉末烧结法制备La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金,并系统研究1173和1273 K下Ar保护分别烧结12 h所制备合金的微观结构与电化学性能。结果表明:合金均由(La,Mg)Ni3和LaNi52种主相所构成,1173 K条件下却含有少量MgNi2相,而1273 K条件下所制备的合金相结构中不含MgNi2相,这说明高温条件较有利于合金的合成。高温条件下所制备的合金具有较高的放电容量,且循环稳定性和高倍率放电性能均有明显的提高,电化学动力学也随制备温度的增高而改善。     

La-Mg-Ni/Co储氢合金中的相结构

应用真空电弧熔炼方法制备La-Mg-Ni/Co5：19和2：7型储氢合金.应用X射线衍射系统研究这两类合金的相结构,并测定各相的原子占位.研究表明：5：19型的（La1-xMgx）5Co19合金是由Pr5Co19,LaCo5和LaSb3V3种类型结构组成;在2：7型的（La1-xMgx）2Ni7合金中,除了（La0.85Mg0.15）2Ni7合金只含LaNi5类型相结构外,其他合金均含有LaNi5类型相结构及LaNi3或La2Ni7类型相之一.应用尝试法确定合金中各相的晶胞参数和体积的变化规律,并利用Rietveld全谱拟合分析方法测定了（La0.95Mg0.05）2Ni7合金的相结构及相含量.研究表明：两种储氢合金相结构中主相与晶界相的点阵常数之间存在良好的共格性.Mg原子同时部分取代La和Ni原子,随着Mg含量的增加,晶胞内空隙变大.由于吸收的H原子将占据这些空位,所以空位空间的增加有助于容纳更多的H.这暗示Mg原子的占位导致的晶体畸变与储氢合金储氢能力相关,同时由于Mg原子与H原子之间强的亲和力,以及主相与晶界相之间的共格关系,可以使得H原子更容易进人合金中,并形成稳定的相结构.     

热处理对贮氢电极合金La0.7Mg0.3Ni2.45Co0.75Mn0.1Al0.2的微结构与电化学性能的影响

研究了热处理时间对贮氢电极合金La0.7Mg0.3Ni2.45Co0.75Mn0.1Al0.2的微结构与电化学性能的影响。XRD分析结果表明,所有合金均由(La,Mg)Ni3与LaNi5两相构成,热处理并没有使该贮氢合金发生相变。电化学研究结果表明,随着热处理时间的延长,合金电极的最大放电容量与循环稳定性能均得到明显改善,而高倍率放电性能却逐渐恶化。     

Hydrogen storage and low-temperature electrochemical performances of A2B7 type La-Mg-Ni-Co-Al-Mo alloys

The effect of Mo-addition on hydrogen storage and low-temperature electrochemical performances of La-Mg-Ni-Co-Al alloys is investigated. The alloys were synthetized via vacuum induction melting followed by annealing treatment at 1123 K for 8 h. The major phases in the annealed alloys are consisted of (La, Mg)2Ni7, (La, Mg)5Ni19 and LaNi5 phases. Mo-addition facilitates phase transformation of LaNi5 into (La, Mg)2Ni7 and (La, Mg)5Ni19 phases. Hydrogen absorption/desorption PCI curves indicates that the hydrogen storage capacity of the alloy increases remarkably with the addition of Mo. Furthermore, the La0.75Mg0.25Ni3.05Co0.2Al0.05Mo0.2 alloy shows excellent hydriding/dehydriding kinetics with a higher capacity, requiring only 100 s to reach its saturated hydrogen capacity of 1.58 wt% at low temperature of 303 K, and releasing 1.57 wt% hydrogen within 400 s at 338 K. Electrochemical experiments manifest that the Mo-added alloy electrode has perfect activation properties and the maximum discharge capacity. The low-temperature dischargeability shows that the La0.75Mg0.25Ni3.05Co0.2Al0.05Mo0.2 alloy exhibits the excellent low-temperature discharge performance, and the maximum discharge capacity is improved from 231.0 to 334.6 mAh/g at 253 K. The HRD property of the alloy electrode is enhanced, suggesting that Mo enhances the kinetic ability at low-temperature.     

化学镀铜对A2B7型贮氢合金电极电化学性能的影响

以A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.44Al0.06为对象,系统研究了合金覆铜后进行不同温度退火处理的电极电化学性能。结果表明,表面包覆Cu及退火处理后的贮氢合金电极的活化性能及循环稳定性有所提高。线性极化扫描和电化学阻抗图谱分析结果表明,包覆Cu及退火处理后提高了合金电极的交换电流密度I0,降低了电化学阻抗,说明包覆处理改善了合金表面的电催化活性,加快了合金表面电荷的迁移速率,从而提高了高倍率放电能力。     

Effect of stoichiometry and Cu-substitution on the phase structure and hydrogen storage properties of Ml-Mg-Ni-based alloys

To improve the electrochemical properties of rare-earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys, the effects of stoichiometry and Cu-substitution on the phase structure and thermodynamic properties of the alloys were studied. Nonsubstituted Ml_0.80Mg_0.20(Ni_2.90Co_0.50-Mn_0.30Al_0.30)_x (x=0.68, 0.70, 0.72, 0.74, 0.76) alloys and Cu-substituted Ml_0.80Mg_0.20(Ni_2.90Co_0.50-y Cu_y Mn_0.30Al_0.30)_0.70 (y=0, 0.10, 0.30, 0.50) alloys were prepared by induction melting. Phase structure analysis shows that the nonsubstituted alloys consist of a LaNi₅ phase, a LaNi₃ phase, and a minor La₂Ni₇ phase; in addition, in the case of Cu-substitution, the Nd₂Ni₇ phase appears and the LaNi₃ phase vanishes. Thermodynamic tests show that the enthalpy change in the dehydriding process decreases, indicating that hydride stability decreases with increasing stoichiometry and increasing Cu content. The maximum discharge capacity, kinetic properties, and cycling stability of the alloy electrodes all increase and then decrease with increasing stoichiometry or increasing Cu content. Furthermore, Cu substitution for Co ameliorates the discharge capacity, kinetics, and cycling stability of the alloy electrodes.     

快淬AB5型稀土储氢合金的微结构与电化学性能

采用磁悬浮感应熔炼法和快淬法制备了Mm0.3Ml0.7Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3稀土储氢合金,系统研究了快淬速度对合金微结构和电化学性能的影响.X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析表明,快淬态合金中出现了新相LaNi3和La2Ni3,且LaNi3和La2Ni3相含量随快淬速度的增大而增大.电化学性能测试表明,合金的放电特性和最大放电容量随快淬速度的增大呈现出先变好后变坏的变化规律,15m/s快淬态合金的放电特性和最大放电容量达到最佳.此外,恰当的快淬速度能明显改善合金的循环稳定性.     

La0.7Mg0.3Ni3.4-x(Al0.3Co0.4)0.2+x(x=0~0.3)合金电极电化学性能研究

在氩气保护下,采用悬浮熔炼法制备La0.7Mg0.3Ni3.4（Al0.3Co0.7）x（x=0,0.2,0.4,0.6）储氢合金,用X射线衍射仪测试相组成,并用MDI Jade 5.0软件分析相组成和晶胞参数,用开口三电极法测试电极电化学性能。结果表明,合金相主要由LaNi5、LaMg2Ni9、La2Ni7和LaNi2.28相组成,随着合金中Al和Co含量的增加,合金放氢平台压下降,最大吸氢量为1.43%（x=0）,合金电极最大放电容量Cmax为381mA.h.g-1（x=0）,合金电极100个充放循环后的容量保持率S100从53.0%（x=0）增加到57.1%（x=0.3）,循环稳定性增强。当x=0.1时,合金电极的电化学动力学性能较好。     

Microstructural evolution and performance of hydrogen storage and electrochemistry of Co-added La0.75Mg0.25Ni3.5−xCox (x = 0, 0.2, 0.5 at%) alloys

Microstructure, hydrogen storage and electrochemical performances of Co-added La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5_x)Co_x(x = 0,0.2, 0.5 at%) alloys are studied. XRD and rietveld refinement results suggest that the samples are mainly composed of(LaMg)Ni_3,(LaMg)_2Ni_7 and LaNi_5 phases, Co substitution for Ni changes the phase abundance,but not the phase composition. With the rising of Co content, the amount of(LaMg)_2 Ni_7 phase decreases, but the amount of LaNi_5 phase increases, while the amount of(LaMg)Ni_3 phase firstly increases and then decreases.The alloys reversibly absorb and desorb hydrogen at 298 K smoothly. When Co content is 0.2 at%, the hydrogen absorption capacity reaches the maximum value of 1.14 H/M, and the absorption capacities reach 1.09 H/M and 1.03 H/M in the first minute at 298 K and 323 K, respectively. Electrochemical performance measurement results show that La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Co_x alloys are completely activated within 2 cycles, and the cyclic stability of La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.3)Co_(0.2) alloy approaches 63.7% after 100 charge/discharge cycles, which is higher than that(S_(100) = 60%) of La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.0)Co_(0.5) alloy. Thus, the La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.3)Co_(0.2) alloy exhibits optimum comprehensive properties of hydrogen storage and electrochemistry.     

快淬Mg2Ni型合金的结构及贮氢动力学

用快淬技术制备Mg2-xLaxNi(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金,用XRD,SEM和HRTEM分析合金的微观组织结构;测试合金的气态及电化学贮氢动力学。结果表明:快淬二元Mg2Ni合金具有典型的纳米晶结构,而快淬La替代合金明显地具有非晶结构,La替代Mg提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力。La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成,当x=0.4时,合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3。快淬及La替代明显影响合金的气态及电化学贮氢动力学,La替代使合金的吸氢动力学先降低后增加,但使合金的气态脱氢及电化学贮氢动力学先增加后降低。快淬对合金气态及电化学贮氢动力学的影响与合金的成分相关,对于La0.4合金,合金的气态吸氢动力学随淬速的增加先增加后减小,其放氢动力学随淬速的增加而增加。