球磨时间对AB5/10wt.%CNTs复合储氢合金电化学性能的影响

将Mm(NiCoMnAl)5合金与CNTs均匀混合后机械球磨制备Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合储氢合金.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试方法研究复合合金的结构和电化学性能.结果表明:Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合合金主要具有CaCu5结构,在其表面键合了众多的CNTs.随球磨时间增大,复合合金中CNTs含量逐渐减少.复合合金的最大放电容量、循环稳定性和高倍率放电性能随球磨时间的增大呈现出先增大后减小的变化规律,其中球磨时间为5h时,最大放电容量达到最大值291.9mAh/g;当球磨时间为3h时,合金电极经60次充放电循环后的容量保持率高达91.2%,且具有最佳的高倍率放电性能.     

导电剂镍粉对La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7合金电极电化学性能的影响

采用放电容量、循环寿命、伏安特性、高倍率放电、交流阻抗等方法研究不同导电剂镍粉含量对La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7合金电极电化学性能的影响。结果表明:La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7+xwt%Ni(x=0.0,5.0,7.5,10.0,12.5)合金电极的放电容量分别为388.0、410.7、409.6、412.2、421.3 mAh/g,高倍率放电性能HRD1200从40.2%(x=0.0)增大到75.7%(x=12.5),同时合金电极的电荷转移阻抗明显降低,添加导电剂镍粉有利于电流在电极中分布趋于均匀化,增大了活性物质的填充量,促使合金电极的放电容量增加。电荷转移阻抗的降低有利于氢原子在合金内部扩散,从而有效地改善合金电极的高倍率放电性能。     

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.     

La0.7Zr0.1Mg0.2Ni3.4-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。     

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。     

LaNi_(2.5)Co_(0.5)储氢合金在充放电循环过程中的电化学性能研究

以感应熔炼法制备的LaNi_(2.5)Co_(0.5)合金为研究对象,对该合金及其氢化物的相结构进行了分析,并对合金电极的放电容量保持率、高倍率放电性能、氢扩散系数及极化电流密度等电化学性能进行了研究.结果表明:吸氢后的合金会产生明显的非晶化现象,造成合金吸放氢能力和氢化物稳定性下降.随着循环次数的增加,合金的放电容量和高倍率放电性能均表现出先快速下降到逐渐缓慢降低的趋势,而合金的氢扩散系数和极化电流密度却呈现出不同的变化趋势.高倍率放电性能的下降主要与合金表面反应活性相关,说明表面劣化现象是造成合金电化学性能衰退的主要因素.     

稀土Ce对无Co过计量比CaCu_5型合金贮氢和电化学性能的影响

采用单辊甩带快速凝固方法制备过化学计量比稀土贮氢合金La1-xCexNi4.17Mn0.93Al0.1Fe0.4(AB5.6型,x=0~0.5),研究Ce元素部分替代La后对合金微观结构、储氢及电化学性能的影响.XRD分析及储氢性能测试结果表明,快淬过化学计量比合金的相组织均为过饱和CaCu5型结构单相,合金晶胞体积与Ce质量分数基本呈线性关系,其中合金的储氢量随Ce质量分数的增加而减小,而吸放氢平台压力增高.电化学测试和分析结果表明,随Ce质量分数的增加,合金电极的活化性能和放电容量有所降低,但电极循环寿命得到明显提高.当x=0、0.5时,合金电极的最大放电容量为328.9、305.4 mAh/g;当x≥0.3时,经100次循环后,合金电极容量保持率S100由x=0时的80%提高至93%~96%;合金电极的高倍率放电性能(HRD)随Ce质量分数的增加呈先减小后增加的趋势.     

TiO2-ZnO光催化剂对AB5型储氢合金电化学性能的影响

采用溶胶凝胶自燃烧法合成TiO2-ZnO光催化剂,采用XRD和SEM对其形貌结构进行表征,并将其修饰于AB5型储氢合金,制备成催化剂含量(质量分数)为10%和20%的2种光催化储氢合金电极(TZMH电极)。通过恒电流充放电、交流阻抗及阶跃电位测试研究TiO2-ZnO对AB5型储氢合金电极电化学性能的影响。研究结果表明:TiO2-ZnO催化剂成分为ZnO及ZnTiO3,平均粒径约20 nm;相对于AB5合金电极,TZMH电极活化性能和电化学容量略有下降,AB5合金电极初始活化容量为321 mA.h.g-1,10%TZMH电极和20%TZMH电极分别降至300.8 mA.h.g-1和292.9 mA.h.g-1;循环性能得到提高,AB5合金电极、10%TZMH电极和20%TZMH电极以1 C倍率循环100次的容量保持率分别为66.2%,80.0%和83.9%;10%TZMH电极紫外光照射时电荷转移电阻明显小于未受光照时的电阻,阶跃电位测试的响应电流大于未受光照时的响应电流。     

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.     

碱液对AB2型储氢合金活化性能的影响

用KOH碱液处理储氢合金ZrV0.5Mno.5Ni,讨论碱液浓度、温度、浸泡时间对合金活化性能的影响.实验发现储氢合金电极的活化性能随碱液浓度增大、温度升高以及浸泡时间的延长得到改善,主要由于KOH的强腐蚀性使合金表面由富Zr层转化为富Ni层,为氢的吸附离解起到催化作用,总结出最佳KOH处理液的实验参数6mol/L、80℃、浸泡24h,在此条件下合金电极循环两周即达最大放电容量.     

Ti替代La对AB3型储氢合金的结构与电化学性能的影响

研究(La1-xTix)2MgNi8.25Co0.75(x=0、0.1、0.2)合金的微观结构与电化学性能。相测试结果显示:所有合金都是由(La,Mg)Ni3和LaNi52个主相所构成的,晶胞参数随着Ti的替代而逐渐减小,这是因为Ti的共价键半径(0.132 nm)小于La(0.169 nm)所引起的。电化学测试结果表明:所有的合金电极经过4次活化后都能够达到最大放电容量,且放电容量随着Ti含量的增加而减少,从x=0时的384.6 mAh/g降低到x=0.2时的321.9 mAh/g,合金电极的循环寿命则从x=0时的53.1%提高到x=0.2时的67.8%,合金在1 200 mA/g时的高倍率放电性能先从x=0时的59.3%升高到x=0.1时的66.5%,然后又降低到x=0.2时的63.1%。此外,电化学动力学也显示出先增大后减小的特点。造成以上电化学性能变化的原因是Ti的加入一方面起到了脱氢催化的作用,另一方面使合金表面形成了致密氧化层,虽然阻止了合金进一步的腐蚀,但也降低了合金电极的动力学性能。     

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。     

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.     

热处理对贮氢电极合金La0. 7 Mg0. 3 Ni2. 45 Co0. 75 Mn0. 1 Al0. 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. 7 Mg0. 3 Ni2. 45 Co0. 75 Mn0. 1 Al0. 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。     

无Co稀土系储氢合金La(NiM)5+x的组织结构及MH电极性能研究

制备和研究了过化学计量比无钴合金La(NiM)5+x(M= Cu, Mn, Al,x=0.3～1.0)在常规熔铸、高温退火+淬火及快速凝固不同制备条件下的组织结构和电化学性能.X射线衍射分析表明,熔铸合金组织均由CaCu5型主相和少量第二相组成;当M为Cu和Mn元素时,退火+淬火处理及快速凝固合金在x=0.3～1.0范围内为单相组织,而含Al合金则很难获得单相组织.电化学实验表明,退火+淬火处理后的合金MH电极具有易活化、电化学容量较高、电极循环稳定性得到不同程度改善,其中以含Cu和Mn元素的单相组织合金循环稳定性最好.快速凝固合金均大大提高了合金的电化学稳定性,但其活化性能和电极容量明显下降.     

粘结剂对V3 TiNi0.56Al0.2贮氢合金电化学性能的影响

自蔓延高温合成法制备了钒基固溶体贮氢合金V3TiNi0.56Al0.2,研究了不同的粘结剂对贮氢合金电化学性能的影响.结果表明:以PTFE为粘结剂的合金电极的最大放电容量比PVA溶液为粘结剂的合金电极的最大放电容量小得多;随着PVA溶液的增大贮氢合金电极的最大放电容量减小,但循环稳定性增强;以6%左右的PVA溶液作为粘结剂,贮氢合金可获得满意的充放电性能.     

AB3型储氢合金复合电极材料制备及电化学性能

以La_2Mg_(17)作为中间合金采用熔炼法成功制备了AB_3型合金La_(0．7)Mg_(0．3)Ni_(2．875)Co_(0．525)Mn_(0．1),与球磨法制得的NiB进行不同比例的复合．对合金复合前后的电化学容量、循环寿命、高倍率放电以及电化学交流阻抗(EIS)进行了测试,结果表明储氢材料经NiB复合后,合金电极循环稳定性明显提高,但是其最高放电容量有所降低；高倍率放电能力增强,抗腐蚀性能增强．     

元素掺杂对镁基储氢合金电化学性能的影响

利用氢化燃烧合成复合高能球磨法制备镁基储氢电极合金Mg2NiH4,并对合金进行不同元素(Cr、Co、Nb、Ti和V)掺杂处理。使用X线衍射仪(XRD)和电化学工作站对材料结构性能进行表征,并考察不同元素掺杂对电极合金的结构和电化学性能的影响。结果表明:少量金属元素掺杂处理并没有改变合金的主相结构。元素掺杂降低了合金电极的最大放电容量和动力学性能,但是合金电极的电化学循环稳定性均得到不同程度的提高,其中Ti掺杂处理对于改善合金电极电化学循环性能最为明显。     

La-Ni-Al合金电极电化学性能研究

研究了两种不同配比La-Ni-Al的储氢合金电极的电化学性能。测试结果表明,LaNi4.061Al0.222储氢合金的最大放电容量为292mAh·g1(303 K),且具有较好的倍率性能。同时研究了Zr的添加对LaNi4.061Al0.222Zr(=0-0.2)储氢合金电极电化学性能的影响。结果表明,=0.2时,储氢合金电极具有最大的放电容量309.9mAH·g-1和高倍率放电性能。     

V_(2．1)TiNi_(0.4)Gd_x贮氢合金的结构和电化学性能研究

本论文开展了系列V2.1TiNi0.4Gdx(x=0,0.03,0.05,0.07,0.09)贮氢合金的相结构和电化学性能研究.测试结果表明,系列V2.1TiNi0.4Gdx合金均由体心立方结构的V基固溶体主相和第二相组成.当Gd含量x≤0.03时,合金的第二相为体心立方结构的TiNi基相;当Gd含量x>0.03时,第二相为GdNi5相,且主相的晶格常数随着x的增大而增大.添加Gd会降低V2.1TiNi0.4合金的活化性能、最大放电容量和高倍率放电性能,但在x＝0.05时,合金的循环稳定性略有提高,经过30次充放电循环后,其容量保持率为24.67%.