Mg-Ni-RE贮氢合金的研究进展

综述了近几年来国内镁基稀土贮氢材料的研究进展，介绍添加不同稀土和采用不同的工艺条件对Mg—Ni合金的贮氢量、吸放氢速度等贮氢性能的影响，总结了当前Mg—Ni—RE(RE＝La，Y，Ce，Pr，Nd)贮氢合金的研究现状和需要解决的主要问题，并提出了今后应用研究的方向．     

贮氢合金的开发与应用

介绍了金属氢化反应及贮氢合金设计的基本原理，对贮氢合金的基本类型、应用状况及发展趋势进行了较全面的评述。目前已开发研究的贮氢合金品种类型虽然众多，但成熟的主要还是AB5型稀土合金。钒基固溶体合金因贮氢容量大，镁基合金固重量轻、价格低等优点在贮氢合金的开发中具有很大的潜力。贮氢合金应用领域广阔，但在很多领域的应用仍然处于试验开发阶段，只是在镍—氢化物二次电池中获得了产业化，因此贮氢合金的应用及其相关技术还有待进一步开发研究。     

混合稀土中锌,铁,镁杂质对贮氢电极性能的影响

研究了混合稀土中常见杂质锌，铁，镁对贮氢电极材料的贮氢性能，电化学性能等的影响。结果表明：它们的存在使合金的吸氢平台压力及吸氢量有所改变，同时电极的大电流放电特性也发生变化，但对其放电容量影响不大。     

退火处理对Re0.92Mg0.08Ni2.81Mn0.10Co0.51Al0.11贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同退火温度对稀土--镁基多相贮氢合金Re0.92Mg0.08Ni2.81Mn0.10Co0.51Al0.11的电化学性能的影响.结果表明,退火处理显著改善了合金的电化学性能,其中,在1173K下退火处理的合金电极具有最大的放电容量和最好的循环稳定性.     

稀土-镁-镍系超晶格合金结构与储氢性能研究及进展

稀土-镁-镍系超晶格储氢合金由于具有储氢容量高、易活化、大电流放电能力强等优点被认为是具有广阔应用前景的新型碱性二次电池电极材料以及固态储氢材料,受到国内外学者的广泛关注,已成为动力电池和氢能研究领域的热点课题。近年来,针对此类储氢合金有关研究主要是集中在组成控制、结构调控以及性能改善等方面存在的关键难题。本文结合本课题组研究工作,从化学组成、晶体结构、电化学储氢性能以及固态储氢性能等方面对稀土-镁-镍系超晶格合金的研究及进展进行了较为系统的总结和评述,并对其未来的研究和发展方向进行了展望。     

Ni/MH电池负极用高容量稀土-镁-镍基储氢合金

通过感应熔炼方法制备了稀土-镁-镍基储氢合金Ml0.88Mg0.12Ni3.0Mn0.10Co0.55Al0.10(Ml代表富镧混合稀土).采用XRD和SEM分析了合金的微观结构,发现该合金主要由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和Pr5Co19型相组成.电化学测试结果表明:合金的放电容量可以达到386 mA·h/g,比商品AB5型合金(332 mA·h/g)高出16.3%;在1 100 mA/g的放电电流密度下,合金的高倍率放电性能可以达到62%,高于商品AB5型合金(45%);充放电循环300次后,合金的放电容量降低到315 mA·h/g,为最大放电容量的81.5 %.     

Al替代部分Ni对储氢合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.0Co0.3微观组织和电化学性能的影响

采用感应熔炼及退火处理制备的稀土-镁-镍系AB3.3型La0.63 Gd0.2 Mg0.17 Ni3.0-x Co0.3 A1x(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)储氢合金,系统研究了Al元素部分替代Ni后对合金的相结构和相组成及电化学性能的影响规律.X射线衍射(XRD)和显微电子探针(EPMA)方法分析结果表明...     

压力-成分-温度试验装置及测试方法

根据贮氢合金气态吸放氢性能及其热力学参数测定标准，自制了测试装置，并且研究了压力-成分-温度曲线的测定和计算方法．通过对TiFe0.8Mn0.2合金的性能测试，证明了测试结果是可信的．同时也证明Ti-Fe0.8Mn0.2合金具有较好吸放氢性能和动力学性能．     

混合稀土贮氢合金性能的电化学研究

研究了几类混合稀土贮氢合金在碱性溶液中的阴极极化曲线及其作为电池负极材料时的充放电性能，求得有关电化学参数，对上述材料的基本电化学性能进行了比较和评价     

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.     

(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...     

Ml0.75Mg0.25Ni3.5-x Alx合金储氢性能及电化学性能研究

在Ar气保护下,采用悬浮熔炼方法制备Ml0.75 Mg0.25 Ni3.5 -xAlx(x=0.05 ～0.25)合金,系统研究Al部分取代Ni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,合金的相结构主要由具有六方CaCu5结构的(La,Pr) Ni5相、(La,Pr) Mg2Ni9相和(La,Nd)2 N...     

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。     

Ml(NiCuAlZn)5合金制备及其电化学性能研究

利用中间合金法制备了无钴含锌混合稀土系储氢合金电级材料Ｍｌ（ＮｉＣｕＡｌＺｎ）５,并对其晶体结构、热力学及电化学性能进行了研究。     

La0.6CexNd0.4-xNi3.0Co0.2Al0.3(x=0~0.4)合金储氢性能研究

采用电弧炉熔炼方法制备La0.6CexNd0.4-xNi3.0Co0.2Al0.3(x=0～0.4)系列合金,并对合金的储氢性能和电化学性能进行测试。测试结果表明,合金在Ce=0时具有最高的电化学容量(284.2mAh/g)和储氢量(0.93wt%)。Ce的添加会降低合金放电容量,但是能够改善合金的循环稳定性能。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。