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低Co贮氢合金ReNi3.5Co0.3Mn0.3Al0.4Fe0.5-xSnx(x=0～0.4)的相结构和电化学性能

魏范松 , 雷永泉 , 陈立新 , 廖彬 , 应窕 , 葛红卫 , 吕光烈

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2003.03.002

对比研究了铸态和退火态ReNi3.5Co0.3Mn0.3Al0.4Fe0.5-xSnx(x=0～0.4)贮氢合金的相结构和电化学性能.XRD分析表明,铸态和退火态的无Sn合金均为单相CaCu5型结构;而在含Sn合金中,除CaCu5型结构的主相之外,还存在有LaNiSn第二相,且第二相的含量随合金Sn含量(x)的增加而增多;退火处理可以减少含Sn合金中第二相的含量.电化学测试表明,Sn含量对铸态合金的活化性能没有影响,但Sn含量的增加会导致合金的放电容量降低;退火处理可使Sn含量x≤0.2的合金的活化次数及放电容量略有增加,但使Sn含量更高(x＞0.2)的合金的活化性能及放电容量明显降低.随Sn含量x的增加,铸态合金的放电电位平台、高倍率放电性能及循环稳定性均有所降低;退火处理能显著改善含Sn合金的放电电位平台和循环稳定性,但使合金的高倍率放电性能进一步降低.

关键词: 低Co贮氢合金 , Sn含量 , 退火处理 , 相结构 , 电化学性能

La(Ni, Sn)（5+x）(x=0.1---0.4)三元贮氢合金的晶体结构及微结构研究

袁志庆 , 吕光烈 , 曾跃武 , 魏范松 , 雷永泉

金属学报

采用常规熔铸和单辊快凝制备了CaCu5型贮氢合金La(Ni, Sn)（5+x）(x=0.1---0.4), 用X射线衍射及扫描电镜分析了合金显微形貌、纳米晶粒和晶体结构的特征及相互间关系. XRD Rietveld分析表明,常规熔铸方法制备的La--Ni--Sn三元合金含有数量较多的沿c轴定向排列的Ni--Ni“哑铃”对, 其纳米级晶粒呈扁平状, 电镜观察显示该合金具有粗大的树枝状形貌, 除La--Ni--Sn三元合金外, 在熔铸合金中尚有一定量的LaNi5合金和单质Sn存在. 单辊快凝制备的合金随着冷凝速度的加快, 合金的纳米级晶粒沿<001>晶面法线方向明显变长,但沿<100>晶面法线方向的尺寸长大较慢, 在高快凝速率下(10, 15, 20 m/s),合金的显微形貌由细小的柱状与等轴状晶块组合而成.

关键词: 快速凝固 , null , null

退火处理对MlNi4.0Al0.3Si0.1Fe0.6无Co储氢电极合金的微结构和电化学性能的影响

陈贤礼 , 雷永泉 , 廖彬 , 魏范松 , 陈立新

中国有色金属学报

研究了退火处理(1.173～1.273.K、 3.h)对无Co贮氢合金MlNi4.0Al0.3Si0.1Fe0.6的微结构和电化学性能的影响. XRD分析表明, 退火态合金仍为单相CaCu5型结构, 但合金相的成分和结构的均匀性得到明显改善. 金相观察和能谱分析显示: 铸态合金为比较粗大的树枝晶结构并存在明显的成分偏析; 经1.173.K处理后的合金仍为树枝晶, 且树枝结构更为明显; 但经1.223～1.273.K处理后合金的显微组织转变为等轴晶; 退火处理使合金中元素的分布趋于均匀化. 电化学测试表明, 退火处理后合金的放电容量有所提高, 循环稳定性得到显著改善, 但高倍率放电性能略有降低. 研究发现, 退火态合金电极的交换电流密度及氢在合金中的扩散系数较铸态合金的有所减小是导致其高倍率放电性能降低的主要原因.

关键词: 贮氢电极合金 , 无钴合金 , 退火处理 , 微观结构 , 电化学性能

退火温度对La4MgNi17.5Co1.5贮氢合金结构和性能的影响

蔡鑫 , 魏范松 , 胥小丽 , 肖佳宁 , 魏范娜

金属功能材料 doi:10.13228/j.b0yuan.issn1005-8192.2015037

研究了不同退火温度对La4MgNi17.5Co1.5合金相结构及电化学性能的影响.XRD分析表明,合金主要由LaNi5相(CaCu5结构)和La4 MgNi19相(Ce5Co19+Pr5Co19)组成,且退火温度的增加,可使La4MgNi19的相丰度和晶胞体积增大.但退火温度提高到1 173 K时,La4MgNi19有所减少并出现富Ni相.电化学性能测试表明,随着退火温度提高到1 123 K,合金电极的最大放电容量(Cmax)明显增大,循环寿命(S100)和高倍率放电性能(HRD900)也得到了明显改善.但退火温度进一步提高到1 173 K时,上述电化学性能均有所下降.如:Cmax和S100分别从铸态时的369.66 mA·h/g和59.96％提高到1 123 K时的375.33 mA·h/g和65.52％,然后又下降到1 173 K时的312.44mA· h/g和62.82％.研究认为退火温度的提高可以改善成分的均匀性,提高La4MgNi19相的含量.但温度进一步提高则可能增加Mg的挥发,导致La4MgNi19相发生分解.

关键词: 贮氢合金 , A5B19型 , 退火 , 电化学性能

片状Al-Ni合金快速水解制氢的研究

胥小丽 , 魏范松 , 肖兵 , 杨志轩 , 王想花

金属功能材料 doi:10.13228/j.boyuan.issn1005-8192.2015068

通过HVDS-П高真空甩带机熔炼制备一种能快速水解制氢的Al-Ni合金,考察了合金成分以及碱溶液浓度对铝水解制氢性能的影响.由水解曲线和XRD结果表明,添加一定量的Ni能有效的提高合金的活性,常温下该系列合金与水反应迅速.在20％浓度的KOH溶液中,反应速率由纯Al的1.53 mL/(min·cm2)增加到Al-3％Ni合金的2.31 mL/(min·cm2),同时显著地减少了制氢反应时间,Al-4％Ni合金能在60 min内反应完全,而纯Al需要140 min,反应时间是Al-4％Ni合金的2倍.由不同的碱溶液浓度得到的实验结果显示,碱浓度提高能直接加快反应速率.Al-4％ Ni合金由1.99 mL/(min·cm2) (15％ KOH)增大到3.0 mL/(min·cm2) (25％KOH).

关键词: 铝镍合金 , 水解性能 , 反应速率 , 制氢产率 , 碱浓度

La(Ni,Sn)x(x=5.0～5.4)无Co贮氢合金的相结构与电化学性能

魏范松 , 雷永泉 , 陈立新 , 应窕 , 曾跃武 , 吕光烈

稀有金属材料与工程

系统研究了La(Ni,Sn)x(x=5.0～5.4)无Co贮氢合金的化学计量比x对合金相结构和电化学性能的影响.XRD分析表明,除在x=5.4的合金中析出有少量的第二相(Ni)外,其它合金均为单相CaCu5型结构.随着x的增加,合金晶胞的c/a比值逐渐增大,并使合金的吸氢体积膨胀率(△V/V)明显减小,其原因主要与过计量比合金的晶体结构中存在有沿c轴定向排列的Ni-Ni"哑铃"对的结构特征有关.电化学测试表明,增大x会使合金的最大放电容量和高倍率放电性能(HRD)有所降低,但合金的循环稳定性得到显著提高.合金HRD值的减小主要是由于过计量比降低了合金电极的电催化活性,而合金循环稳定性的显著改善则主要归结于过计量比合金较小的吸氢体积膨胀及粉化倾向所致.

关键词: 贮氢合金 , 过化学计量比 , 相结构 , 电化学性能 , 吸氢体积膨胀

快速凝固LaMg0.25Ni4.0-xCo0.75Alx(x=0～0.3)合金的相结构与电化学性能

朱凡红 , 魏范松 , 肖佳宁 , 蔡鑫 , 高旭红

金属功能材料 doi:10.13228/j.boyuan.issn1005-8192.2015070

对LaMg0.25Ni4.0-xCo0.75Alx(x=0～0.3)系列合金进行了快速凝固处理(15 m/s),系统研究了该条件下Al部分替代Ni对合金相结构和电化学性能的影响.XRD分析结果表明,合金主要由La4 MgNi19相(A5B19型)和La-Ni5相(CaCu5型)相组成,两相的晶胞体积(V)和LaNi5相的相丰度均随x的增加而增大.电化学性能测试表明,x的增加,会使合金的活化性能、最大放电容量以及高倍率放电性能(HRD)下降,但循环稳定性有明显改善,如100次循环后的容量保持率(S100)从x=0的59.07％提高到了x=0.3合金的85.99％.研究认为,合金中较高吸氢相(A5B19型)随x的增加而减少是导致合金电极最大放电容量下降的主要原因,而循环寿命的改善则是由于Al含量的增加降低了合金颗粒的吸氢体积膨胀率,同时减小了两种吸氢主相在吸放氢过程中产生的内应力,从而降低了合金电极的粉化程度所致.

关键词: 贮氢合金 , 快速凝固 , 晶体结构 , 电化学性能 , La-Mg-Ni系

La(Ni,Sn)5+x(x=0.1-0.4)三元贮氢合金的晶体结构及微结构研究

袁志庆 , 吕光烈 , 曾跃武 , 魏范松 , 雷永泉

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.08.005

采用常规熔铸和单辊快凝制备了CaCu5型贮氢合金La(Ni,Sn)5+x(x=0.1-0.4),用X射线衍射及扫描电镜分析了合金显微形貌、纳米晶粒和晶体结构的特征及相互间关系.XRD Rietveld分析表明,常规熔铸方法制备的La-Ni-Sn三元合金含有数量较多的沿c轴定向排列的Ni-Ni"哑铃"对,其纳米级晶粒呈扁平状,电镜观察显示该合金具有粗大的树枝状形貌,除La-Ni-Sn三元合金外,在熔铸合金中尚有一定量的LaNi5合金和单质Sn存在.单辊快凝制备的合金随着冷凝速度的加快,合金的纳米级晶粒沿〈001〉晶面法线方向明显变长,但沿〈100〉晶面法线方向的尺寸长大较慢,在高快凝速率下(10,15,20 m/s),合金的显微形貌由细小的柱状与等轴状晶块组合而成.

关键词: 快速凝固 , 贮氢合金 , 晶粒尺寸 , Rietveld精修

蔡鑫 , 魏范松 , 胥小丽 , 张玉

稀土学报(英文版) doi:10.1016/S1002-0721(16)60159-X

关键词:

La4MgNi19-xCox（x=0~2）贮氢合金的相结构和电化学性能

魏范松 , 胥小丽 , 肖佳宁 , 蔡鑫 , 魏范娜

中国有色金属学报

采用中间合金法在感应熔炼炉中制备La 4 MgNi 19?x Co x (x=0~2)合金，研究Co部分替代Ni对合金相结构和电化学性能的影响。XRD测试结果表明：合金主要由La4MgNi19(Ce5Co19+Pr5Co19)相和LaNi5相组成；x的增加有利于促进La 4 MgNi 19相的形成，且晶胞体积随之增大。显微组织观察发现，合金为树枝晶结构，x的增加会使树枝晶变细。电化学测试表明：合金均具有良好的活化性能和高倍率放电性能(HRD 600＞92.57%)；随着x的增加，合金的最大放电容量明显提高(从x=0时的359.23 mA?h/g增大到x=2的380.85 mA?h/g)，而循环寿命则先下降后逐渐提升。高倍率放电性能主要由合金电极的扩散系数控制，而循环稳定性的下降则是由于合金中La4MgNi19相的增加使膨胀率和晶间应力集中增大加速粉化所致。

关键词: 贮氢合金 , A5B19型 , 晶体结构 , 电化学性能 , La-Mg-Ni系