一、以多元合金化改进球磨Mg基贮氢电极合金循环稳定性的研究(论文文献综述)
刘琦[1](2020)在《铸态及快淬态Mg2-xCaxNi(x=00.30)合金的微结构特征与电化学性能》文中研究表明在化石燃料日趋紧张的今天,开发和利用清洁能源至关重要,这为储氢合金的应用带来了广阔的前景。在储氢合金的诸多应用领域中,作为MH-Ni电池负极材料的应用是最具经济价值的。随着时代的发展,人们对MH-Ni电池性能的要求日趋严苛,开发具有综合性能更为优异的MH-Ni电池负极材料迫在眉睫。Mg基储氢合金因其具有理论容量高、质量轻及储量丰富等优点备受关注。但限于室温容量低、循环寿命差等缺点,仍无法满足实际应用。储氢合金的电化学性能与主要吸氢相的丰度、微观结构及化学成分等密切相关。为此,采用元素替代及快淬处理对Mg2Ni合金的电化学性能进行了改善,对铸态及快淬态合金Mg2-xCaxNi(x=0~0.30)的微结构特征与电化学性能进行了系统研究,并得到了一些重要结论。通过对铸态储氢合金Mg2-xCaxNi(x=0~0.30)的微结构特征及电化学性能的研究发现,Ca替代Mg后合金为多相结构,由Mg2Ni相、Mg Ni2相及Mg2Ca相组成,随着Ca含量的增大,Mg2Ca相的含量逐渐增大,但主相仍为Mg2Ni相。电化学测试表明,室温下Mg2Ni铸态合金的最大放电容量最高,为23.92 m Ah/g,经50次循环后容量保持率S50=32.9%。由于Ca的替代会在合金中形成Mg2Ca相,使得铸态合金的最大放电容量不同程度的降低,但对循环稳定性有一定的改善。对铸态储氢合金Mg2-xCaxNi(x=0~0.30)采用10 m/s、30 m/s及50 m/s的甩带速率进行了快淬处理,发现快淬处理后合金的相组成与铸态合金相同,没有新相产生。随着甩带速率的增大,合金的晶粒由粗大的树枝晶逐渐减小为细小的胞状晶,最终晶界消失,组织变得连续,且合金的成分趋于均匀,Mg2Ni相的晶胞体积也随甩带速率的增大而增大。另外,甩带速率及Ca替代量的大小共同决定着合金的微观结构及电化学性能。随着甩带速率及Ca替代量的增大,合金的衍射峰明显宽化并伴有部分衍射峰的消失,Ca替代量的增多会促进非晶相的形成。电化学测试表明,室温下Mg1.80Ca0.20Ni合金的综合电化学性能最佳,其中在甩带速率为10 m/s时,经一次循环即达到最大放电容量37.24 m Ah/g,经50次充放电循环后的容量保持率S50=40.0%,均高于Mg2Ni铸态合金。为了解决室温下铸态及快淬态Mg2-xCaxNi(x=0~0.30)合金电化学容量低的问题,将电化学测试温度提升至353 K后发现,提高测试温度能够大幅提高合金的放电容量,同时使放电平台变宽且变平坦,但合金的循环稳定性均极差,在第一次循环后即迅速衰减。综合来看,甩带速率为10 m/s时的快淬态合金均具有较大的放电容量。而铸态及快淬态合金的最大放电容量及最佳的放电特性均出现自Mg2Ni合金。其中铸态Mg2Ni合金的最大放电容量由室温的23.92 m Ah/g增大至243 m Ah/g,提高了10.2倍;在甩带速率为50 m/s时,Mg2Ni合金的最大放电容量由室温的19.56 m Ah/g增大至348.6 m Ah/g,提高了17.8倍。
陈晓宇[2](2019)在《多元Ti-V-Mn系储氢合金的显微组织与吸放氢性能》文中研究指明V基固溶体型储氢合金具有理论储氢量高、室温下快速吸放氢、电化学容量大等优点,成为移动储能装置和镍氢电池负极方面最具潜能的材料之一。具有BCC相和C14 Laves相的Ti-V-Mn系合金的活化性能优异,但储氢量较低,且活化机理和吸放氢机制还缺乏系统深入地研究。本文通过调控晶格参数、相比例和热力学参数,系统地研究了三元Ti-V-Mn合金的储氢性能,建立了成分、显微组织与储氢性能之间的关系;通过微量元素替代优化合金成分,获得活化性能和吸放氢性能俱佳的Ti19Hf4V40Mn35Cr2合金;对铸态合金进行热处理,在保持较快的吸氢动力学基础上,进一步提高合金的吸放氢量,并揭示了微结构对储氢性能的作用机制。改变三元合金Ti-V-Mn的成分,对其显微组织和储氢性能进行研究,结果表明:固定V含量,增加Ti/Mn比例能够增大BCC相晶胞体积,合金的有效储氢量占吸氢量的最大比例出现在电子原子比为5.45左右或晶格常数在3.020?时;随着V含量增加,BCC相增加,储氢量先增加后降低。这是由于BCC相是吸氢相,C14 Laves相是氢原子进入基体内形成氢化物的通道;BCC相增加使得晶格间隙增多,形成大量的氢化物,但是相应的氢原子通道减少,进入基体内部困难,吸氢量会降低。储氢性能最佳的三元合金是Ti23V40Mn37,在293 K下的最大储氢量为3.61 wt.%,303 K下有效储氢量为1.41 wt.%。元素Zr/Hf(放热型)分别微量替代三元合金Ti23V40Mn37中的元素Ti,得到四元合金系Ti23-xZrxV40Mn37(x=0,2,4,6,8,10 at.%)和Ti23-xHfxV40Mn37(x=2,4,6at.%)以提高合金的有效储氢量。结果表明,这两种元素都有利于促进第二相C14Laves相的形成,且使C14相由部分小平面和非小平面界面转变为完全的非小平面界面,BCC相呈枝晶形貌。当Zr的替代量超过6 at.%时,四元合金的等温放氢曲线出现高压平台和低压平台,这是因为合金中同时出现柱状树枝晶结构的BCC相和等轴树枝晶结构的BCC相,等轴树枝晶中氢化物的氢原子易扩散形成高压平台;柱状树枝晶结构的BCC相中氢化物的氢原子扩散慢形成低压平台。元素Hf替代Ti后金属氢化物稳定性增强,合金Ti19Hf4V40Mn37的短期储氢循环稳定性最优:二十次吸放氢循环过程后,合金的有效储氢量(1.82 wt.%)是初始有效储氢量的93.3%。其原因是多次循环后,合金的单氢化物残余量少且晶格畸变程度小。采用元素Cr(吸热型)部分替代四元合金Ti19Hf4V40Mn37中的元素Mn,合金中元素Ti含量分布趋于均匀,且富Cr的四面体间隙的种类增加导致有效储氢量增加,平台滞后效应得到明显改善。在293 K下,铸态合金的最优成分是Ti19Hf4V40Mn35Cr2,其有效放氢量高达2.09 wt.%。BCC相与C14 Laves相两相共存最佳的三元合金成分为Ti23V40Mn37、四元合金成分Ti19Hf4V40Mn37和五元合金成分Ti19Hf4V40Mn35Cr2,对以上合金的活化行为和吸放氢行为进行研究,结果表明元素添加降低合金的表观活化能;合金的吸氢过程由形核长大机制转变为扩散机制,吸氢速率由前期氢化物的形核率控制变为氢原子的扩散速率控制;放氢过程为形核长大机制。元素Hf替代后的多元合金具有大的晶格间隙且对氢原子更大的吸引力的特点。在吸氢过程前期氢原子被金属原子迅速吸引,形成氢化物。相互缠结的位错为氢化物形成后的氢原子扩散提供通道,氢原子扩散系数增大,导致铸态合金Ti19Hf4V40Mn37和Ti19Hf4V40Mn35Cr2的吸放氢速率快。对储氢性能优异的铸态合金Ti19Hf4V40Mn35Cr2进行低温长时淬火热处理,显微组织发生明显变化:BCC相由柱状树枝晶转变为等轴树枝晶,球磨后的BCC相晶粒变小甚至存在纳米晶,增加晶界数量。热处理工艺引起合金的显微组织变化,导致合金的二氢化物比例增加,且纳米晶的出现增加晶界扩散能,有利于氢原子扩散。经Kissinger方程计算得到铸态和热处理保温72h合金的单氢化物(β相)的反应活化能依次是83.30 kJ/mol和66.26 kJ/mol,表明热处理降低单氢化物的稳定性。研究其吸放氢性能并发现,淬火态合金在室温下首次吸氢量达2.02wt.%,相比铸态合金的1.4 wt.%,提高了接近44%;由于BCC相比例的增加,热处理合金室温最大吸氢量增长为3.57 wt.%;室温有效储氢量高达2.34 wt.%,较铸态合金提高了12%。升高温度后,饱和吸氢合金的放氢相转变依次为:FCC→BCT,BCT→BCC,HfV2H3.97→HfV2,HfH2→Hf。
宋茂成[3](2016)在《V-Ti-Ni基固溶体贮氢合金电极的制备及电化学性能研究》文中认为本文在V-Ti-Ni三元V基贮氢合金电极的基础上,选择V含量较低的V2.1TiNi0.3为基础合金,优化设计实验方案,采用真空电弧炉制备合金,分别研究了添加Cr、Zr元素对该电极合金的结构及电化学性能的影响,应用XRD、显微镜、SEM等材料分析仪器及恒电流充放电、高倍率放电、线性极化和恒电位阶跃等电化学测试技术对电极合金的结构和性能进行表征。选取具有最高放电容量的V2.1TiNi0.3Zr0.006贮氢合金,探究Cr取代Ti对该合金结构及电化学性能的影响。通过研究Cr添加量对V2.1TiNi0.3Crx(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金的结构和电化学性能的影响。结果表明:所有合金均由V基固溶体主相和TiNi基第二相组成,且第二相呈网状分布在晶界上,部分呈颗粒状分布于合金主相之中。随着Cr含量增多,合金主相的晶胞体积与合金电极的最大放电容量均逐渐减小,而循环稳定性逐渐增加,同时合金电极的动力学性能有所改善。在合金中添加Cr使合金电极的活化性能变差,但添加量的进一步增多对其活化性能影响不大。综合考虑,V2.1TiNi0.3Cr0.4合金的电化学性能最好,最大放电容量可达442.2mAh/g,20次充放电循环后容量保持率高达81.91%。对V2.1TiNi0.3Zrx(x=0~0.12)贮氢合金的相结构和电化学性能进行系统研究。显微组织及XRD分析表明:无Zr合金由体心立方结构的V基固溶体主相和TiNi基第二相组成,当加入Zr后,合金的第二相变为具有六方结构的C14型Laves相而主相不变,所有第二相均呈网状分布于主相晶界附近;随着Zr添加量的增加,合金主相的晶胞参数和晶胞体积呈增大趋势。研究结果表明:添加一定量的Zr既可以提高其活化性能,又能提高最大放电容量:同时,随着Zr添加量的增加,合金电极的高倍率放电能力及交换电流密度均有所提高,但其循环稳定性有所降低。通过比较发现,V2.1TiNi0.3Zr0.06合金电极具有相对较好的综合电化学性能。选取上述研究中具有最大放电容量,而循环稳定性差的V2.1Ni0.3Zr0.06为基础合金,系统研究V2.1Ni0.3Zr0.06Ti1-xCrx(x=0~0.2)贮氢合金的结构及电化学性能。结果表明:合金均由体心立方结构的V基固溶体主相及三维网状结构的C14型Laves组成,主相和第二相的晶胞体积随Cr含量的增加逐渐减小;随着Cr取代量的增加,合金电极的容量保持率、高倍率放电性能及交换电流密度均增大,但会降低其最大放电容量和活化性能,在x=0.2时,合金电极具有最大的容量保持率和交换电流密度,其大小分别为75.39%、152.81mA/g,四次活化后最大放电容量为382mA/g。
张羊换,高金良,许胜,袁泽明,杨泰,赵栋梁[4](2014)在《储氢材料的应用与发展》文中研究指明车用镍氢电池性能优良、安全可靠、技术成熟稳定,是混合动力车(HEV)比较理想的辅助动力。随着混合动力车技术的不断发展,动力电池用储氢合金将迎来一个黄金发展期。此外,随着燃料电池技术的日益成熟与发展,以氢气为燃料的电动汽车也将迅速发展起来,这就要求必须有安全高效的贮氢系统与之相匹配。传统的液态及高压气态贮氢方式由于成本、质量、体积大小以及安全性等因素限制,无法应用于车载贮氢系统。相比之下,金属氢化物作为一种新型的能源材料,具有贮氢密度高、安全高效及环境友好等优点,将成为未来车载燃料电池的氢载体。文章主要对近期Ni/MH电池用储氢合金的种类和发展以及高容量镁基储氢材料方面的研究工作做一些综述分析,以期为未来的研究工作提供参考。
同艳维[5](2014)在《钒基固溶体贮氢合金电极的制备及性能研究》文中指出V基贮氢合金电极具有较高的放电容量,是作为Ni-MH电池负极的核心材料。然而,较高的成本和较低的循环稳定性能限制了其产业化发展。本文是在全面综述V基贮氢合金电极研究进展的基础上,从降低成本和改善合金电极循环稳定性能出发,选择较低V含量的VTiCrNi四元合金为基础合金,以添加或取代的方式加入Mo、Mn、Sn元素以及V2O5金属氧化物。采用XRD、SEM等研究了合金电极的微观结构;采用高倍率放电、电化学阻抗、线性极化以及恒电位放电对合金电极的电化学性能进行表征;采用ICP分析了合金电极充放电后在电解液中的腐蚀成分。最后,通过在电解液中添加ZnO,研究其对合金电极性能的影响。对V2Ti1-xNiCrx(x=0.1-0.7)合金电极的组织结构及电化学性能进行了研究。结果表明,合金均由BCC结构的V基固溶体主相和TiNi二次相组成,BCC结构的V基固溶体呈树枝状均匀分布,而TiNi二次相则以三维网状结构分布在V基固溶体主相的周围。合金电极的活化性能以及最大放电容量均随着Cr替代Ti含量的增加有所减低;而合金电极经过30次充放电后的容量保持率C30/Cmax先升高而后降低,在x=0.5时达到最大值,为91.3%;高倍率放电性能先增大而后减小,适量的Cr替代Ti有利于降低合金电极表面阻抗,提高氢的扩散系数。因此,合金电极的性能和Ti、Cr比例有关,当Cr替代Ti含量x=0.5时,合金电极具有最佳的电化学性能。通过对V2Ti0.5Cr0.5Ni1-xMx(M=Mo、Sn、Mn)体系合金电极组织结构和电化学性能研究发现,所有合金均具有两相结构,即BCC结构的V基固溶体主相和TiNi二次相,V基固溶体主相呈树枝状分布,TiNi二次相以三维网络状分布在V基固溶体相的周围。Mo和Sn替代Ni对合金电极的最大放电容量Cmax影响不是很大,而Mn替代Ni后,合金电极的最大放电容量明显增大,在x=0.2时,最大放电容量达到429.3mAh/g。所有合金电极的容量保持率随着充放电循环过程的进行均有所降低,尤其是含Mn合金电极的容量衰退最为严重,这主要是由于含过多的Mn的合金在充放电循环过程中,易造成Mn的偏析,合金严重粉化,导致合金电极的循环稳定性能变差。电化学动力学研究表明,含Mo的合金电极电化学动力学性能随Mo替代Ni含量的增加先得到改善,而后降低,在x=0.04时,合金电极的高倍率放电性能,交换电流密度和氢扩散系数均得到最佳值。而Sn和Mn替代Ni之后,合金电极的交换电流密度和高倍率放电性能都降低,不利于合金电极的电化学动力学性能。对V2-xTi0.5Cr0.5NiOx(x=0-0.35)合金电极的组织结构和电化学性能研究,结果表明,当x=0时,合金由BCC结构的V基固溶体相和呈三维网状结构分布在主相周围的TiNi相组成,随着x值增加,合金中出现了Ti4Ni2O新相。电化学测试结果表明,随着合金电极中V2O5替代V含量的增加,合金电极的最大放电容量降低,由x=0时的366.8mAh/g减小到x=0.35时的225.3mAh/g。而合金电极的循环稳定性能得到了改善,经过100次充放电循环后,合金电极的容量保持率由x=0时的69.9%增大到x=0.2时的83.7%。电化学测试结果表明,随着合金电极中V2O5替代V含量的增加,合金电极的高倍率放电性能、交换电流密度和氢的扩散系数先增大后减小,合金电极在x=0.05时综合电化学性能较好,其最大放电容量Cmax为352mAh/g,合金电极经过100次充放电循环后的容量保持率为73.7%,放电电流密度为400mA/g时的倍率放电性能(C400/C60)为70.3%,氢的扩散系数D为6.51×10-11cm2/s。通过分析V2Ti0.5Cr0.5Ni0.9Mn0.1和V2Ti0.5Cr0.5Ni0.8Mn0.2合金电极在充放电循环过程中的电极表面形貌、电化学性能以及合金元素在电解中的腐蚀溶解量得出:随着充放电过程的进行,合金电极表面裂纹明显加宽、加深,这既增加了合金电极内阻,又阻碍了氢在合金体内的扩散,从而导致电荷转移电阻增大,交换电流密度减小,这些因素使得合金电极的放电容量降低,而合金电极中V和Ti元素的腐蚀溶解严重。结果表明,贮氢合金的容量衰退主要是由于合金电极在充放电过程中,活性吸氢元素在电解液中的腐蚀溶解、合金颗粒的粉化、合金电极表面元素的氧化腐蚀以及不可逆氢化物的形成。通过在电解液中添加不同含量的ZnO,分析了在添加不同含量ZnO的电解液中合金电极的表面形貌及电化学性能,发现电解液中添加ZnO明显改善了合金电极的循环稳定性能,当50mL KOH电解液中ZnO添加量为1.2g时,合金电极经30次充放电循环后的容量保持率最大,为97.8%。而随着电解液中ZnO含量的增加,合金电极的放电平台变窄,而且倾斜,表明电解液中添加过量的ZnO对合金电极的放电性能产生不利作用。合金电极的交流阻抗值随着电解液中ZnO含量的增加先减小而后增大,而相应的交换电流密度先增大后减小,在50mL KOH电解液中添加0.8g ZnO时,合金电极的动力学性能相对较好。
蒋明[6](2013)在《La-Mg-Ni系A2B7型贮氢电极合金电化学性能研究》文中研究指明本论文以目前新能源材料研究热点之一的高容量La-Mg-Ni系贮氢电极合金为研究对象,提高La-Mg-Ni系A2B7型La0.75Mg0.25Ni3.5贮氢电极合金综合电化学性能为目标,利用XRD、SEM、OM、TEM、电化学工作站、电池测试系统等多种现代分析测试技术,系统研究Mo的多元合金化效果对La0.75Mg0.25Ni3.5-xMox(x=00.5)贮氢电极合金相结构及电化学性能的影响规律。优选出综合电化学性能较好的La0.75Mg0.25Ni3.2Mo0.3贮氢电极合金作为进一步研究对象,研究与探讨熔体快淬制备技术、退火后处理手段对该贮氢电极合金相结构及电化学性能的影响规律与作用机制。运用多元合金化法成功在La0.75Mg0.25Ni3.5-xMox(x=00.5)贮氢电极合金中引入Mo,有效提高电极合金电化学反应速率和改善合金的放电电压特性及高倍率放电性能。Mo的引入促进了高催化活性MoNi4相的生成和兼具吸氢及催化作用的LaNi5相含量的增加。随Mo含量增加,电极合金高倍率放电性能HRD900由82.58%(x=0)增大至86.72%(x=0.5),增幅达到5.1%;当x=0.3at.%时,合金表现出较好的综合电化学性能:N=4,Cmax=378.66mAh/g,HRD900=84.75%,S100=76.68%。采用新型熔体快淬制备技术,通过改变淬速V来控制合金内部相结构组成与分布,成功制备出成分均匀、无偏析杂质、晶粒细小的La0.75Mg0.25Ni3.2Mo0.3贮氢电极合金。随着淬速V增加,循环稳定性能较好的LaNi5相含量增多,合金的循环稳定性能得到明显提高,合金100次循环电容保持率S100由76.61%(V=0m/s)增加到83.2%(V=30m/s),增幅达8.6%。等温退火处理能够有效改善La0.75Mg0.25Ni3.2Mo0.3贮氢电极合金组织成分均匀化,增大合金晶胞体积及可容H间隙体积,提高电极合金的放电容量。当退火温度T=1123K时,电极合金具有较好的相结构组织均匀度,并表现出最为优异的综合电化学性能:N=4,Cmax=386.86mAh/g,HRD900=86.68%,S100=79.98%。此时的合金最大放电容量Cmax相比于基体合金提高2.9%。
李瑞[7](2013)在《低钴La-Mg-Ni基贮氢电极合金的结构及其电化学性能》文中研究指明本文以La0.7Mg0.3Ni2.65Co0.75Mn0.1合金为研究对象,采用XRD和SEM等材料分析方法以及恒电流充放电、电化学阻抗谱、线性极化和阳极极化等电化学测试技术,系统研究了Ca和Si分别部分替代Mg和Co对合金结构和电化学性能的影响,并在此基础上,通过热处理温度优化,进一步改善了低钴La-Mg-Ni系贮氢电极合金的综合电化学性能。系统研究了La0.7Mg0.3-xCaxNi2.65Co0.75Mn0.1(x=0.05-0.15)合金的结构及其电化学性能。结果显示,合金主要由LaNi5和(La,Mg)Ni3组成,随Ca含量的增多:LaNi5相丰度相对增多而(La,Mg)Ni3相丰度相对减少,合金中出现了少量(La,Mg)2Ni7相;合金最大放电容量逐渐降低,但循环稳定性能提高,动力学性能得到改善。其中,当x=0.1时,合金具有较好的综合电化学性能,其最大放电容量为371.7mAh/g,1250mA/g电流放电时的HRD为52.7%。系统研究了Si部分替代Co对La0.7Mg0.3Ni2.65Co0.75Mn0.1贮氢电极合金的相结构和电化学性能的影响规律及其机制。研究发现,所有合金主要由(La,Mg)Ni3相和LaNi5相组成,Si部分替代Co导致:合金中(La,Mg)Ni3相的丰度逐渐降低,而LaNi5相的丰度逐渐增加,且含Si合金中出现了La2Ni7相;合金放电容量降低,循环稳定性和高倍率放电性能得到改善。其中Si替代量x=0.15时合金的综合性能较好,合金最大放电容量323.5mAh/g,100次循环后的容量保持率约为67.5%,1250mA/g电流放电时的HRD可达55%。为改善低Co合金的综合电化学性能,进一步考察了退火温度对优化出的含Si合金La0.7Mg0.3Ni2.65Co0.65Si0.15Mn0.1的结构和电化学性能的影响。结果表明,退火提高了合金的结晶性度,改善了成分的均匀性。随着退火温度的升高,合金的最大放电容量和循环稳定性能均首先改善然后降低,而合金的高倍率放电性能有所恶化。其中,在950℃×8h退火条件下的合金呈现出较好的电化学性能,其最大放电容量和100个循环后的循环容量保持率分别为333.1mAh/g和76.6%。
刘晓刚[8](2012)在《球磨Mg1-xNdxNi0.5(x=0-0.2)合金的结构及电化学贮氢性能研究》文中认为日益严重的能源短缺、人类生存环境严重破坏等问题,促使人们不断寻求适宜的环境友好型可持续发展能源来替代当前所使用的各种化石燃料,因此,高性能的Mg基贮氢材料由于比容量高,来源丰富等优点有望应用在电动汽车中的Ni-MH动力电池上做负极材料。而Mg基贮氢材料由于自身特性存在的缺点,研究如何改良合金的综合贮氢性能是关键所在。本文在查阅了国内外最新的研究进展之后,第一步以真空熔炼后的铸态Mg1-xNdxNi0.5(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金为研究对象,分别使用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM+EDS)、高分辨电镜(HRTEM+ED)、电化学测试设备、动力学工作站等对合金的相组成、结构、分布及合金的电化学和动力学性能进行测试,探究稀土元素Nd部分替代Mg的量x对合金综合贮氢性能的影响规律,第二步将第一步得到的铸态合金使用不同的机械合金化工艺制备成球磨态合金,用上述方法探究高能球磨时间(T=0,40,60,80h)对合金综合贮氢性能的影响,得到以下结论:XRD、SEM+EDS、HRTEM+ED测试结果表明:铸态Mg1-xNdxNi0.5(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金随着Nd含量x从0增加到0.1,合金由Mg2Ni相单相结构转变为Nd相、Mg2Ni相、NdNi相多相共存,x>0.1时,合金中还增加了NdMgNi4相,Nd元素有细化晶粒的作用,经计算Mg2Ni相晶胞畸变明显,晶胞体积V单调递增。球磨态合金随球磨时间T从0h增加到80h,同成分合金相组成未发生明显变化,颗粒尺寸由20μm减小到2μm,球磨后合金以纳米晶非晶结构为主。合金的电化学测试结果说明:对于铸态合金Nd元素有提高合金的最大放电容量的作用,从66mAh·g-1(Nd0-z)逐渐增加到138.4mAh·g-1(Nd0.2-z),但是对循环稳定性的提升作用有限,过多的Nd元素不利于合金的循环稳定性。对于球磨态合金,Nd0-80h合金的最大放电容量达到220.4mAh·g-1,当Nd含量x>0.05时,球磨工艺不利于合金的放电容量,但对循环稳定性有一定的改善。合金的动力学测试结果说明:铸态合金中适量Nd替代Mg可以明显提高合金的动力学性能,随着Nd含量x的增加合金的高倍率放电性能、极限电流密度IL、氢扩散系数D均呈现先增大后减小的规律,在x=0.15时性能最佳,此时合金的极限电流密度IL为301.3mA/g,氢扩散系数D为1.93×10-10cm2·s-1,铸态合金的动力学性能由合金表面的电子迁移能力和合金体内的氢扩散能力混合控制。适当的球磨时间有助于提高合金的高倍率放电性能,合金的极限电流密度IL最大为226.8mA/g(Nd0.1-60h),氢扩散系数D最大为1.12×10-10cm2·s-1(Nd0.2-80h),合金表面的电子迁移能力是合金的电化学动力学过程的主要影响因素。
黄理[9](2011)在《AB3型La-Mg-Ni基贮氢电极合金的相结构及其电化学性能》文中研究表明本文在综述稀土镁基贮氢电极合金研究现状的基础上,选取具有较高放电容量的AB3型La-Mg-Ni基合金作为研究对象,采用XRD和SEM等材料结构分析方法及恒电流充放电、电化学阻抗谱、线性极化和阳极极化等电化学测试技术,系统研究了A侧组分调节、热处理工艺优化及电解液改性等对过化学计量比(La,Mg)Ni2.95Co0.25Alo.3合金电化学性能的影响,以期改善La-Mg-Ni基多元合金电极的循环稳定性,开发综合性能优异的AB3型La-Mg-Ni基贮氢电极合金。以LaNi2.95Co0.25Al0.3为基础合金,系统研究了La/Mg比例对MgxNi2.95Co0.25Alo.3 (x=0.0-0.4)电极合金结构及电化学性能的影响。结果表明,所制备La1-xMgxNi2.95Co0.25Alo.3(x=0.0-0.4)合金均为多相结构。随着x值的变化,主相由x=0-0.1时的LaNi5和La2Ni7转变为x=0.15-0.3时的LaNi5、La2MgNi9,最后到x=0.35-0.4时的LaNi5、La2MgNi9、LaMg2Ni9。电化学测试发现,Mg含量的变化对合金电极的活化影响较小,但可以显着改善合金电极的最大放电容量(Cmax)、循环稳定性(S)和高倍率放电能力(HRDd)。其中,x=0.30的合金电极呈现出较好的综合电化学性能,其最大放电容量(Cmax)、环稳定性(S100)和高倍率放电性能(HRD500)的值分别为341.5 mAh/g、65.6%和87.3%。在上述研究的基础上,为改善La-Mg-Ni-Co-Al合金的电化学性能,研究了不同热处理工艺对La0. 7Mg0.3Ni2.95Co0.25Al0.3合金相结构及其电化学性能的影响。分析指出,合金的结晶性、成分的均匀性以及相组成、相丰度与热处理工艺密切相关。比较发现,水淬处理可以较好地改善合金电极的最大放电容量和循环稳定性。1173K×8h水淬热处理后合金电极的Cmax和S100分别为352.8 mAh/g和73.8%。为进一步改善合金电极的循环稳定性,研究了电解液中添加MgO、A12O3对La0.7Mg0.3Ni2.95Co0.25Al0.3合金电极电化学性能的影响。结果显示,电解液改性对合金电极的活性性能(Na)、最大放电容量(Cnax)及初期循环容量保持率(S10)影响不大,但可略微提高其循环稳定性(S100)。分析指出,循环初期容量衰退虽然受合金颗粒粉化和活性元素腐蚀共同控制,但合金颗粒的粉化起主导作用;而在循环后期,合金活性元素的腐蚀是放电容量衰退的主要原因。通过在电解液中添加MgO或Al203,可在合金表面分别形成Mg(OH)2和Al203保护膜,减缓合金活性元素的分凝、偏析及氧化腐蚀,从而改善合金电极的循环稳定性。
陈东洋[10](2009)在《Mg基贮氢合金的制备与电化学性能研究》文中研究指明以MgNi合金为基础,采用机械球磨等方法,通过多元合金化、不同体系贮氢合金复合、表面处理等手段,改善镁基贮氢合金的循环稳定性,并对综合性能较好的合金电极容量衰减机理进行分析。研究了球磨时间对MgNi合金电化学性能的影响,确定了在225rpm的转速下球磨90h的MgNi合金优化制备工艺。添加Ti后MgNi合金放电容量有所降低。随Ti含量的增加,合金的循环寿命提高,其容量也相应降低,Mg0.8Ti0.2Ni合金电极的最大放电容量从MgNi合金的427.35 mAh·g-1降低到218.34mAh·g-1,20次循环后容量保持率从23.00%提高到66.87%。以Mg-Ti-Ni为基础制备出Mg0.9Ti0.1 Al0.1Ni0.995Zn0.005合金,初始放电容量为178.6mAh/g,经16次循环后,容量为100.0mAh/g,保持率为56%。运用机械合金化实验方法制备出MgNi-TiNi0.56M0.44(M=Al、Fe)、MgNi-x%TiNi0.5Mn0.5(x=10,30,50)、MgNi-TiNi0.44Co0.56合金,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测结果表明合金的主相是非晶体,TiNi系合金已经均匀分散到MgNi合金主相中。TiNi合金与MgNi合金的复合后,合金的最大放电容量降低,但有效的提高了其循环稳定性,如MgNi-10%TiNi0.5Mn0.5最大容量为394.46 mAh/g,50次循环后容量仍保持在232.57mAh/g,容量保持率达58.96%。循环伏安、交流阻抗、动电位扫描测试结果表明TiNi合金对氢原子在合金表面吸脱附以及在合金内部扩散起明显的催化作用,降低了电极表面的电子转移阻抗和H原子的扩散阻抗,合金表面电荷转移和氢原子扩散速率都增大。从综合电化学性能来看:MgNi合金与10%TiNi0.44Co0.56球磨复合10h的合金电极的综合电化学性能最佳。经表面包覆CoB后,合金MgNi-CoB合金颗粒更加细小。合金电极放电容量升高,循环寿命提高,20次充放电循环后其容量保持率从23.00%提高到46.69%;用四氢呋喃(THF)对MgNi合金改性后,其容量下降(从449.20 mAh·g-1降到130.80 mAh·g-1),循环寿命有所增强但综合电化学性能较差。
二、以多元合金化改进球磨Mg基贮氢电极合金循环稳定性的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、以多元合金化改进球磨Mg基贮氢电极合金循环稳定性的研究(论文提纲范文)
(1)铸态及快淬态Mg2-xCaxNi(x=00.30)合金的微结构特征与电化学性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 MH-Ni电池的工作原理 |
1.2 储氢合金电极的特性 |
1.2.1 电极的电化学容量 |
1.2.2 电极的基本要求 |
1.3 储氢合金负极材料 |
1.3.1 AB_5型稀土储氢合金 |
1.3.2 AB_2型储氢合金 |
1.3.3 AB型储氢合金 |
1.3.4 A_2B型储氢合金 |
1.3.5 RE-Mg-Ni系 AB3型及A_2B_7 型储氢合金 |
1.4 A_2B型镁基储氢电极合金的研究现状 |
1.4.1 合金化 |
1.4.2 制备工艺对储氢合金电化学性能的影响 |
1.4.2.1 机械合金化/机械球磨处理 |
1.4.2.2 快速凝固处理 |
1.5 本文的主要研究内容 |
1.6 预期达到的目标 |
1.7 拟采用的技术路线 |
第二章 试验方法 |
2.1 合金的成分设计及样品制备 |
2.1.1 成分设计 |
2.1.2 配制所用原材料 |
2.1.3 样品制备 |
2.2 合金的相结构及组织观察 |
2.2.1 金相观察 |
2.2.2 XRD测试 |
2.2.3 SEM及 EDS分析 |
2.3 合金电化学性能测试 |
2.3.1 电极组成及制备 |
2.3.2 电化学测试设备及仪器 |
2.3.3 电化学性能测试方法 |
第三章 铸态储氢合金Mg_(2-x)Ca_xNi(x=0~0.30)的微结构及电化学性能 |
3.1 相结构 |
3.2 微观组织 |
3.3 室温及353K条件下的电化学性能 |
3.3.1 活化性能和最大放电容量 |
3.3.2 循环稳定性 |
3.3.3 放电特性 |
3.4 本章小结 |
第四章 快淬对合金Mg_(2-x)Ca_xNi(x=0~0.30)的微结构及电化学性能的影响 |
4.1 相结构 |
4.2 微观组织 |
4.3 室温及353K条件下的电化学性能 |
4.3.1 活化性能和最大放电容量 |
4.3.2 循环稳定性 |
4.3.3 放电特性 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(2)多元Ti-V-Mn系储氢合金的显微组织与吸放氢性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 储氢合金 |
1.2.1 储氢合金原理 |
1.2.2 合金的储氢性能表征 |
1.2.3 几种典型的储氢合金 |
1.3 V基固溶体型储氢合金 |
1.3.1 V基固溶体型储氢合金的结构特征 |
1.3.2 V基固溶体型储氢合金的理论计算 |
1.3.3 V基固溶体型储氢合金的制备工艺 |
1.4 V基固溶体型储氢合金的研究现状 |
1.4.1 合金化元素对储氢性能影响 |
1.4.2 后处理工艺对储氢性能影响 |
1.5 课题拟解决的关键问题及主要研究内容 |
第2章 实验材料及研究方法 |
2.1 引言 |
2.2 实验技术路线 |
2.3 实验材料及制备工艺 |
2.3.1 合金成分 |
2.3.2 铸态合金的制备 |
2.3.3 热处理 |
2.4 实验研究方法 |
2.4.1 组织分析方法 |
2.4.2 室温压缩性能测试 |
2.4.3 储氢性能测试 |
第3章 三元合金Ti-V-Mn的显微组织与吸氢行为 |
3.1 引言 |
3.2 晶格参数设计 |
3.2.1 铸态合金V35TixMn65-x的相组成及显微组织 |
3.2.2 铸态合金V35TixMn65-x的吸氢行为 |
3.2.3 晶格常数对合金储氢性能的影响 |
3.3 相比例设计 |
3.3.1 铸态合金TiMn(Ti:Mn=5:8)-Vx(x=25,30,35,40,45,50)的显微组织 |
3.3.2 铸态合金TiMn(Ti:Mn=5:8)-Vx(x=25,30,35,40,45,50)的吸氢行为 |
3.4 热力学研究 |
3.5 本章小结 |
第4章 Ti(Zr/Hf)-V-Mn(Cr)合金的组织与放氢热力学 |
4.1 引言 |
4.2 铸态合金Ti(Zr)-V-Mn的显微结构及储氢性能 |
4.2.1 铸态合金Ti_(23-x)Zr_xV_(40)Mn_(37)的相组成及显微组织 |
4.2.2 铸态合金Ti_(23-x)Zr_xV_(40)Mn_(37)的吸氢动力学性能 |
4.2.3 铸态合金Ti_(23-x)Zr_xV_(40)Mn_(37)的放氢热力学性能 |
4.3 铸态合金Ti(Hf)-V-Mn的显微结构及放氢循环稳定性 |
4.3.1 铸态合金Ti_(23-x)Hf_xV_(40)Mn_(37)的相组成及显微组织 |
4.3.2 铸态合金Ti_(23-x)Hf_xV_(40)Mn_(37)的放氢热力学 |
4.3.3 铸态合金Ti_(23-x)Hf_xV_(40)Mn_(37)的放氢循环稳定性 |
4.4 铸态合金Ti-Hf-V-Mn(Cr)的显微结构及放氢热力学性能 |
4.4.1 铸态合金Ti19Hf4V40Mn37-xCrx的相组成及显微组织 |
4.4.2 铸态合金Ti19Hf4V40Mn37-xCrx的放氢热力学性能 |
4.5 小结 |
第5章 Ti(Hf)-V-Mn(Cr)合金的活化与吸放氢动力学 |
5.1 引言 |
5.2 Ti(Hf)-V-Mn(Cr)合金的表面状态 |
5.2.1 铸态合金表面化学成分及化学态 |
5.2.2 铸态合金一次吸放氢循环后的表面化学成分及化学态 |
5.3 Ti(Hf)-V-Mn(Cr)合金的微观结构 |
5.4 Ti(Hf)-V-Mn(Cr)合金的吸放氢动力学 |
5.4.1 铸态合金的活化预处理条件 |
5.4.2 铸态合金的吸氢动力学 |
5.4.3 铸态合金的放氢动力学 |
5.5 小结 |
第6章 热处理对合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2显微组织与吸放氢行为的影响 |
6.1 引言 |
6.2 热处理合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的相组成和显微组织 |
6.2.1 热处理合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的相组成变化 |
6.2.2 热处理合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的显微组织 |
6.3 热处理合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的吸氢行为 |
6.3.1 热处理后合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的活化 |
6.3.2 合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的不同温度吸氢动力学 |
6.4 合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的放氢行为 |
6.4.1 饱和吸氢后合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的相组成和显微组织 |
6.4.2 合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的放氢热力学 |
6.4.3 合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的放氢相转变 |
6.4.4 合金Ti_(19)Hf_4V_(40)Mn_(35)Cr_2的放氢活化能 |
6.5 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
个人简历 |
(3)V-Ti-Ni基固溶体贮氢合金电极的制备及电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 镍氢电池的发展历程 |
1.3 镍氢电池电极材料组成和工作原理 |
1.4 贮氢合金电池负极材料的研究概况 |
1.4.1 AB_5型稀土系贮氢合金 |
1.4.2 AB_2型Laves相贮氢合金 |
1.4.3 AB型贮氢合金 |
1.4.4 A_2B型贮氢合金 |
1.4.5 AB_3型贮氢合金 |
1.4.6 V基固溶体系列贮氢合金 |
1.5 V-Ti-Ni基固溶体贮氢合金电极的研究进展 |
1.5.1 V-Ti-Ni基固溶体贮氢合金电极的结构特点 |
1.5.2 V基固溶体系列贮氢合金的常用制备方法 |
1.5.3 V-Ti-Ni系列固溶体贮氢电极合金性能的研究 |
1.6 研究的目的和意义 |
1.7 研究内容 |
2 实验材料与方法 |
2.1 实验流程及设备 |
2.2 实验材料及试剂 |
2.3 合金样品成分设计及制备 |
2.3.1 合金成分设计 |
2.3.2 合金样品的制备 |
2.3.3 贮氢合金粉的制备 |
2.4 合金的结构表征 |
2.4.1 X射线衍射分析 |
2.4.2 显微镜及扫描电镜 |
2.5 电极的制备、模拟电池的组装及电化学性能测试 |
2.5.1 电极的制备与模拟电池组装 |
2.5.2 最大放电容量及循环稳定性 |
2.5.3 高倍率放电性能 |
2.5.4 线性极化和交换电流密度 |
2.5.5 恒电位阶跃与氢的扩散系数 |
3 Cr对V_(2.1)TiNi_(0.3)贮氢合金结构和电化学性能的影响 |
3.1 电极合金的结构 |
3.2 电极合金的活化性能、最大放电容量及循环稳定性 |
3.3 电极合金的放电性能 |
3.4 电极合金的动力学性能 |
3.5 本章结论 |
4 Zr添加对V_(2.1)TNi_(0.3)贮氢合金结构和电化学性能的影响 |
4.1 结果与分析 |
4.1.1 电极合金的结构 |
4.1.2 合金电极的电化学性能 |
4.1.2.1 电极的活化性能与最大放电容量 |
4.1.2.2 合金电极的循环稳定性 |
4.1.2.3 合金电极的放电性能 |
4.1.3 合金电极的动力学性能 |
4.1.3.1 电极的高倍率放电性能 |
4.1.3.2 电极合金的交换电流密度 |
4.2 本章结论 |
5 V_(2.1)Ni_(0.3)Zr_(0.06)Ti_(1-x)Cr_x(x=0~0.2)贮氢合金的微观结构和电化学性能研究 |
5.1 V_(2.1)Ni_(0.3)Zr_(0.06)Ti_(1-x)Cr_x(x=0~0.2)合金的结构 |
5.2 V_(2.1)Ni_(0.3)Zr_(0.06)Ti_(1-x)Cr_x(x=0~0.2)合金的电化学性能 |
5.3 本章结论 |
6 结论、创新点及展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
致谢 |
(4)储氢材料的应用与发展(论文提纲范文)
1 Ni/MH 电池的主要优点及应用 |
1.1 Ni/MH 电池负极材料的特点 |
1.2 Ni/MH 电池负极材料的应用 |
1.3 Ni/MH 电池负极材料的发展 |
2 Ni/MH 电池在电动汽车(HEV)中的应用 |
3 常用负极材料 |
3.1 AB5型储氢材料的研究现状 |
3.2 La-Mg-Ni系 A2B7 型电极材料 |
3.3 其他低成本、高性能电极材料 |
3.3.1 TiFe电极材料 |
3.3.2 AB2Laves相电极材料 |
3.3.3 V 基固溶体电极材料 |
4 高容量镁基储氢材料及制备方法 |
4.1 机械合金化方法提高比表面积 |
4.2 添加催化剂 |
4.3 与其他元素合金化 |
4.4 快淬方法制备合金薄带 |
5 结束语 |
(5)钒基固溶体贮氢合金电极的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 镍氢电池概述 |
1.2.1 镍氢电池发展历史 |
1.2.2 镍氢电池电极材料组成和工作原理 |
1.3 镍氢电池负极材料的研究概况 |
1.3.1 AB_5型稀土系贮氢合金 |
1.3.2 AB_2型 Laves 相贮氢合金 |
1.3.3 AB_3型贮氢合金 |
1.3.4 AB 型贮氢合金 |
1.3.5 A_2B 型贮氢合金 |
1.3.6 V 基固溶体型贮氢合金 |
1.4 贮氢合金负极材料的容量衰退机理 |
1.5 V 基固溶体贮氢电极合金的研究现状 |
1.5.1 V 基固溶体合金的结构特点 |
1.5.2 V 基固溶体合金的氢化特点 |
1.5.3 V 基固溶体合金的性能研究 |
1.6 电解液的改性研究 |
1.7 研究的目的和意义 |
1.8 研究内容 |
2 实验材料与方法 |
2.1 实验材料与试剂 |
2.2 实验设备 |
2.3 实验流程 |
2.4 合金样品成分设计及贮氢合金的制备 |
2.4.1 样品成分设计 |
2.4.2 贮氢合金制备 |
2.4.3 贮氢合金粉的制备 |
2.5 合金的结构表征 |
2.5.1 XRD |
2.5.2 扫描电镜 |
2.5.3 电解液中元素成分分析 |
2.6 合金电极的制备和电化学测试装置及测试方法 |
2.6.1 电极的制备 |
2.6.2 最大放电容量及循环稳定性 |
2.6.3 高倍率放电性能 |
2.6.4 交流阻抗 |
2.6.5 线性极化和交换电流密度 |
2.6.6 恒电位阶跃与氢的扩散系数 |
3 Cr 替代 Ti 对 V-Ti-Ni 合金电极结构和电化学性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 V_2Ti_(1-x)NiCr_x(x=0.1-0.7)合金体系 |
3.2.1 合金的结构 |
3.2.2 合金电极的放电容量与循环稳定性 |
3.2.3 合金电极的放电性能 |
3.2.4 合金电极的高倍率放电性能 |
3.2.5 合金电极的电化学阻抗谱 |
3.2.6 合金电极的线性极化曲线与交换电流密度 |
3.2.7 合金电极的恒电位阶跃放电曲线与氢的扩散系数 |
3.3 本章小结 |
4 V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)M_x(M= Mo、Sn、Mn)合金电极的性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mo_x(0.02-0.08)合金体系 |
4.2.1 合金的相结构 |
4.2.2 合金的显微组织 |
4.2.3 合金的放电容量与循环稳定性 |
4.2.4 合金的放电性能曲线 |
4.2.5 合金电极高倍率放电性能 |
4.2.6 合金电极的电化学交流阻抗 |
4.2.7 合金电极的线性极化曲线与交换电流密度 |
4.2.8 合金电极的恒电位阶跃放电曲线与氢的扩散系数 |
4.3 V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Sn_x(0.02-0.08)合金体系 |
4.3.1 合金的相结构 |
4.3.2 合金的显微组织 |
4.3.3 合金的放电容量与循环稳定性 |
4.3.4 合金的放电性能曲线 |
4.3.5 高倍率放电和电化学动力学性能 |
4.4 V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mn_x(0.05-0.2)合金体系 |
4.4.1 合金的相结构 |
4.4.2 合金的显微组织 |
4.4.3 合金的放电容量与循环稳定性 |
4.4.4 高倍率放电性能 |
4.4.5 线性极化曲线与交换电流密度 |
4.4.6 恒电位阶跃放电曲线与氢的扩散系数 |
4.5 本章小结 |
5 V2O5代替 V 对 V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni 合金电极性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 V_(2-x)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_x(x =0-0.35)合金体系 |
5.2.1 V_(2-x)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_x(x =0-0.35)合金结构 |
5.2.2 V_(2-x)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_x(x =0-0.35)合金电极的放电容量与循环稳定性 |
5.2.3 V_(2-x)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_x(x =0-0.35)合金电极的放电性能 |
5.2.4 V_(2-x)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_x(x =0-0.35)高倍率放电性能 |
5.2.5 V_(2-x)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_x(x =0-0.35)线性极化曲线与交换电流密度 |
5.2.6 V_(2-x)Ti_(0.5)Cr_(0.5)NiO_x(x =0-0.35)恒电位阶跃放电曲线与氢的扩散系数 |
5.3 本章小结 |
6 V-Ti-Cr-Ni-Mn 贮氢合金的循环衰退机理研究 |
6.1 引言 |
6.2 合金电极循环稳定性分析 |
6.3 合金电极经过不同充放电次数的表面 SEM 分析 |
6.4 合金元素在电解液中的腐蚀溶解 |
6.5 合金电极循环过程的不可逆氢化 |
6.6 合金电极的电化学阻抗谱 |
6.7 本章小结 |
7 电解液中添加 ZnO 对 V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni 合金电化学性能的影响 |
7.1 引言 |
7.2 合金电极与添加 ZnO 的晶体结构分析 |
7.3 添加 ZnO 对合金电极的电化学性能的影响 |
7.3.1 合金电极的最大放电容量及循环稳定性能 |
7.3.2 合金电极放电性能曲线 |
7.3.3 合金电极的电化学动力学性能分析 |
7.4 合金电极在添加 ZnO 电解液中循环后的形貌分析 |
7.5 本章小结 |
8 论文结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 论文创新点 |
8.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
A. 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
B. 攻读博士学位期间申请专利目录 |
C. 博士期间参与科研项目 |
(6)La-Mg-Ni系A2B7型贮氢电极合金电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 MH-Ni 二次电池 |
1.2.1 MH-Ni 二次电池工作原理 |
1.2.2 MH-Ni 二次电池电极反应 |
1.3 贮氢电极合金 |
1.3.1 MH-Ni 二次电池用贮氢电极合金性能指标要求 |
1.3.2 贮氢电极合金吸放氢原理 |
1.3.3 贮氢电极合金的分类及研究现状 |
1.4 La-Mg-Ni 系 A_2B_7型贮氢电极合金综述 |
1.4.1 La2Ni_7型相及结构特征 |
1.4.2 研究进展 |
1.5 本论文研究的目的与意义 |
1.6 本论文研究的主要内容与技术路线 |
第二章 实验原料及研究方法 |
2.1 试验原料 |
2.2 实验设备 |
2.3 电极合金成分设计以及样品制备 |
2.3.1 电极合金成分设计 |
2.3.2 电极合金样品制备 |
2.4 结构测试与表征 |
2.4.1 金相组织结构分析 |
2.4.2 X 射线衍射仪(XRD)分析 |
2.4.3 Rietveld 全谱拟合分析 |
2.4.4 扫描电镜(SEM)分析 |
2.5 电化学性能测试与表征 |
2.5.1 电极试样制备 |
2.5.2 电化学测试装置 |
2.5.3 常规电化学性能测试 |
第三章 Mo 对 La0.75Mg0.25Ni3.5-xMox(x=0~0.5)电极合金相结构及电化学性能的影响 |
3.1 晶体结构 |
3.1.1 合金相组织微观形貌 |
3.1.2 合金相组织结构 |
3.2 电化学性能 |
3.2.1 活化性能与最大放电容量 |
3.2.2 放电电压特性 |
3.2.3 高倍率放电性能 |
3.2.4 电化学交流阻抗 |
3.2.5 循环稳定性能 |
3.3 本章小结 |
第四章 熔体快淬对 La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.2)Mo_(0.3)电极合金相结构及电化学性能的影响 |
4.1 合金结构 |
4.1.1 合金相组织微观形貌 |
4.1.2 合金相组织结构 |
4.2 电化学性能 |
4.2.1 活化性能与最大放电容量 |
4.2.2 放电电压特性 |
4.2.3 高倍率放电性能 |
4.2.4 电化学交流阻抗 |
4.2.5 循环稳定性能 |
4.3 本章小结 |
第五章 等温退火对 La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.2)Mo_(0.3)电极合金相结构及电化学性能的影响 |
5.1 合金结构 |
5.1.1 合金相组织微观形貌 |
5.1.2 合金的相结构 |
5.2 电化学性能 |
5.2.1 活化性能与最大放电容量 |
5.2.2 放电电压特性 |
5.2.3 高倍率放电性能 |
5.2.4 电化学交流阻抗 |
5.2.5 循环稳定性能 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论及展望 |
6.1 本文的主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文 |
(7)低钴La-Mg-Ni基贮氢电极合金的结构及其电化学性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 Ni/MH电池的发展概况 |
1.2 Ni/MH电池的工作原理 |
1.3 Ni/MH电池的应用 |
1.4 贮氢电极合金的研究开发现状 |
1.4.1 AB_5型稀土系贮氢电极合金 |
1.4.2 AB_2型Laves相贮氢电极合金 |
1.4.3 A_2B型Mg基贮氢奠基合金 |
1.4.4 V基固溶体型贮氢电极合金 |
1.4.5 非AB_5型稀土系贮氢电极合金 |
第二章 文献综述:La-Mg-Ni基贮氢电极合金的研究进展 |
2.1 AB_3型贮氢合金及其氢化物的结构特性 |
2.2 R-Mg-Ni系AB_3型合金研究 |
2.2.1 R-Mg-Ni系贮氢合金的结构特性 |
2.2.2 R-Mg-Ni系贮氢合金的气态贮氢性能和电化学性能 |
2.2.3 R-Mg-Ni系合金的元素成分改性研究 |
2.3 La-Mg-Ni系合金的制备工艺研究 |
2.4 问题提出及本文研究内容 |
第三章 实验方法 |
3.1 合金的成分设计及样品制备 |
3.3 合金的电化学性能测试 |
3.3.1 合金电极的制备 |
3.3.2 电化学测试装置 |
3.3.3 电化学性能测试方法 |
3.3.4 结构分析和表面形貌观察 |
第四章 La_(0.7)Mg_(0.3-x)Ni_(2.65)Co_(0.75)Mn_(0.1)合金的结构和电化学性能 |
4.1 合金的结构 |
4.2 合金电化学性能 |
4.2.1 活化性能、最大放电容量和循环稳定性 |
4.2.2 合金电极的电化学动力学性能 |
4.4 本章小结 |
第五章 Si部分替代Co对La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.65)Co_(0.75)Mn_(0.1)合金结构及其电化学的影响 |
5.1 合金的结构特征 |
5.2 合金的微观形貌 |
5.3 合金的电化学性能 |
5.3.1 活化性能、放电中值电压及最大放电容量 |
5.3.2 循环稳定性能 |
5.4 合金电极的电化学动力学性能 |
5.4.1 高倍率放电性能 |
5.4.2 电化学阻抗谱 |
5.4.3 线性极化和交换电流密度 |
5.4.4 阳极极化与极限电流密度 |
5.5 本章小结 |
第六章 热处理对La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.65)Co_(0.15)Mn_(0.1)合金结构和电化学性能的影响 |
6.1 合金结构 |
6.2 合金的电化学性能 |
6.2.1 活化性能及最大放电容量 |
6.2.2 循环稳定性及容量保持率 |
6.3 合金电极的电化学动力学性能 |
6.3.1 高倍率放电性能 |
6.3.2 电化学反应阻抗 |
6.3.3 极化电阻与交换电流密度 |
6.3.4 极限电流密度 |
6.5 本章小结 |
第七章 本文总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 对未来工作的展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读学位期间发表的学术论文及专利 |
(8)球磨Mg1-xNdxNi0.5(x=0-0.2)合金的结构及电化学贮氢性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 文献综述 |
1.1 前言 |
1.2 Ni-MH 电池的发展应用历程 |
1.3 Ni-MH 电池的工作机理 |
1.4 Ni-MH 电池负极贮氢合金简述 |
1.4.1 AB_5型贮氢合金 |
1.4.2 AB_(3-3.5)型贮氢合金 |
1.4.3 AB2型贮氢合金 |
1.4.4 AB 型贮氢合金 |
1.4.5 A_2B 型贮氢合金 |
1.4.6 V 基固溶体贮氢合金 |
1.4.7 贮氢合金贮氢原理 |
1.5 Mg-Ni 贮氢材料的研究进展 |
1.5.1 Mg-Ni 贮氢材料的贮氢机理 |
1.5.2 Mg-Ni 贮氢合金的制备方法 |
1.5.3 Mg-Ni 贮氢材料的改性研究 |
1.6 本课题研究思路及意义 |
2 试验方法及仪器 |
2.1 贮氢合金成分设计及制备 |
2.1.1 合金成分设计 |
2.1.2 合金试样的制备 |
2.2 贮氢合金的物相表征及微观形貌分析 |
2.2.1 X 射线衍射分析 (XRD) |
2.2.2 扫描电镜分析 (SEM/EDS) |
2.2.3 高分辨透射电镜分析 (HRTEM/ED) |
2.3 贮氢合金性能研究 |
2.3.1 测试用电极片的制备 |
2.3.2 电化学测试系统 |
2.3.3 贮氢合金的电化学性能测试 |
2.3.4 贮氢合金的动力学性能测试 |
3 元素 Nd 替代量对铸态 Mg_(1-x)Nd_xNi_(0.5)(x=0-0.2)合金结构及电化学贮氢性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 铸态 Mg_(1-x)Nd_xNi_(0.5)(x=0-0.2)合金的结构及电化学贮氢性能分析 |
3.2.1 合金的相分析及微观结构 |
3.2.2 电化学性能 |
3.2.3 电化学动力学性能 |
3.3 本章小结 |
4 球磨时间对 Mg_(1-x)Nd_xNi_(0.5)(x=0-0.2)合金结构及电化学贮氢性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 球磨 Mg_(1-x)Nd_xNi_(0.5)(x=0-0.2)合金的结构及电化学贮氢性能分析 |
4.2.1 合金的相分析及微观形貌 |
4.2.2 电化学性能 |
4.2.3 电化学动力学性能 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(9)AB3型La-Mg-Ni基贮氢电极合金的相结构及其电化学性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 MH/Ni电池的发展概况 |
1.2 MH/Ni电池的工作原理 |
1.3 MH/Ni电池的应用 |
1.4 贮氢电极合金的研究开发现状 |
1.4.1 AB_5型稀土系贮氢电极合金 |
1.4.2 AB_2型Laves相贮氢电极合金 |
1.4.3 A_2B型Mg基贮氢电极合金 |
1.4.4 V基固溶体型贮氢电极合金 |
1.4.5 非AB_5型稀土系贮氢电极合金 |
第二章 文献综述及本文研究内容 |
2.1 AB_3型R-Mg-Ni基贮氢电极合金的研究 |
2.1.1 合金的结构特性 |
2.1.2 合金的贮氢性质 |
2.1.3 合金的电化学性能 |
2.2 AB_3型R-Mg-Ni基贮氢电极合金的电化学性能改善 |
2.2.1 多元合金化 |
2.2.2 制备工艺 |
2.2.3 其它方法 |
2.3 问题的提出及本文研究内容 |
2.3.1 问题提出 |
2.3.2 本文主要研究内容 |
第三章 实验方法 |
3.1 合金的成分设计及样品制备 |
3.1.1 合金成分设计 |
3.1.2 合金样品制备 |
3.2 合金的显微结构测试及表面形貌观察 |
3.2.1 合金XRD结构测试 |
3.2.3 合金SEM形貌分析 |
3.3 合金的电化学性能测试 |
3.3.1 合金电极的制备 |
3.3.2 电化学测试装置 |
3.3.3 电化学性能测试方法 |
第四章 La/Mg比例对La_(1-x)Mg_xNi_(2.95)Co_(0.25)Al_(0.3)(x=0.0-0.4)贮氢电极合金相结构及其电化学性能的影响 |
4.1 合金的相结构 |
4.2 合金的显微组织 |
4.3 合金电极的电化学性能 |
4.3.1 活化性能、放电中值电压和最大放电容量 |
4.3.2 循环稳定性及容量保持率 |
4.4 合金电极的动力学性能 |
4.4.1 高倍率放电性能 |
4.4.2 电化学阻抗谱 |
4.4.3 线性极化与交换电流密度 |
4.4.4 阳极极化与极限电流密度 |
4.5 本章小结 |
第五章 热处理对La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.95)Co_(0.25)Al_(0.3)贮氢电极合金相结构及其电化学性能的影响 |
5.1 合金的相结构 |
5.2 热处理时间对合金电极电化学性能的影响 |
5.2.1 活化性能及最大放电容量 |
5.2.2 循环稳定性及容量保持率 |
5.3 热处理温度及冷却方式对合金电极电化学性能的影响 |
5.3.1 活化性能及最大放电容量 |
5.3.2 循环稳定性及容量保持率 |
5.4 合金电极的动力学性能 |
5.4.1 高倍率放电性能 |
5.4.2 电化学反应阻抗 |
5.4.3 极化电阻及交换电流密度 |
5.4.4 极限电流密度 |
5.5 本章小结 |
第六章 La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.95)Co_(0.25)Al_(0.3)贮氢电极合金的循环稳定性改善 |
6.1 电解液中添加Mg0的影响 |
6.1.1 活化性能及最大放电容量 |
6.1.2 循环稳定性及容量保持率 |
6.2 MgO添加的循环稳定性改善机制 |
6.3 电解液中添加Al_2O_3的影响 |
6.3.1 活化性能及最大放电容量 |
6.3.2 循环稳定性及容量保持率 |
6.4 Al_2O_3添加的循环稳定性改善机制 |
6.5 本章小结 |
第七章 本文总结与展望 |
7.1 研究工作总结 |
7.2 对今后研究工作的建议与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
(10)Mg基贮氢合金的制备与电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 Ni/MH电池的发展现状 |
1.2 Ni/MH电池的工作原理 |
1.3 贮氢电极合金的研究开发概况 |
1.3.1 AB_5型稀土系贮氢合金 |
1.3.2 AB_2型Laves相合金 |
1.3.3 V基固溶体型合金 |
1.3.4 AB/A_2B型合金 |
1.3.5 非AB_5型稀土系贮氢合金 |
1.4 球磨Mg基贮氢电极合金的研究进展 |
1.4.1 球磨二元MgNi系贮氢电极合金的非晶化与电化学性能的研究 |
1.4.1.1 球磨MgNi系贮氢合金非晶化的研究 |
1.4.1.2 放电容量与活化性能的研究 |
1.4.1.3 Mg基贮氢合金循环稳定性方面的研究 |
1.4.2 Mg-Ni系贮氢电极合金循环容量衰退的原因与理论模型 |
1.4.3 改善Mg基贮氢电极合金循环稳定性的实验探索 |
1.4.3.1 表面微包覆 |
1.4.3.2 机械研磨形成复合体 |
1.4.3.3 多元合金化 |
1.4.3.4 纳米晶材料 |
1.4.3.5 Mg基贮氢合金的表面处理 |
1.5 本课题的研究意义和内容 |
第二章 MgNi合金的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 合金的制备 |
2.2.2 合金粉末的表征测试 |
2.2.2.1 X射线衍射(XRD) |
2.2.2.2 扫描电镜(SEM)分析 |
2.2.3 贮氢合金电极制备 |
2.2.4 模拟电池体系 |
2.2.5 贮氢合金电极电化学容量的测定 |
2.2.6 贮氢合金电极循环性能的测试 |
2.2.7 贮氢合金电极电化学阻抗谱和循环伏安曲线、极化曲线的测定 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 球磨时间对MgNi合金电化学性能的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 多元合金化对MgNi合金电化学性能影响 |
3.1 元素替代对MgNi合金表面形貌与电化学性能的影响 |
3.1.1 不同Ti含量对MgNi合金表面形貌的影响 |
3.1.2 不同Ti含量对MgNi合金电化学性能的影响 |
3.1.2.1 不同Ti含量对MgNi合金放电容量的影响 |
3.1.2.2 不同Ti含量对MgNi合金电极循环伏安曲线和电化学阻抗谱的影响 |
3.1.2.3 不同Ti含量对MgNi合金电极极化曲线的影响 |
3.1.3 Mg_(0.9)Ti_(0.1)Al_(0.1)Ni_(0.995)Zn_(0.005)的电化学性能 |
3.1.3.1 Mg_(0.9)Ti_(0.1)Al_(0.1)Ni_(0.995)Zn_(0.005)的充放电性能 |
3.1.3.2 循环伏安测试 |
3.3 本章小结 |
第四章 MgNi-TiNi复合合金电化学性能研究 |
4.1 MgNi-TiNi_(0.56)M_(0.44)(M=Al、Fe)电化学性能研究 |
4.1.1 合金的制备与表征 |
4.1.2 MgNi-TiNi_(0.56)M_(0.44)(M=Al、Fe)合金第循环充放电性能 |
4.1.3 MgNi-TiNi_(0.56)M_(0.44)(M=Al、Fe)合金电极的动力学性质 |
4.1.3.1 循环伏安测试 |
4.1.3.2 交流阻抗测试 |
4.1.3.3 动电位扫描测试 |
4.1.4 复合机理分析 |
4.2 MgNi-x%TiNi_(0.5)Mn_(0.5)(x=10,30,50)贮氢合金的电化学性能 |
4..2.1 合金的制备与表征 |
4.2.2 MgNi-x%TiNi_(0.5)Mn_(0.5)(x=10,30,50)合金的循环充放电性能 |
4.2.3 MgNi-TiNi_(0.5)Mn_(0.5)合金电极的动力学性质 |
4.2.3.1 循环伏安测试 |
4.2.3.2 交流阻抗测试 |
4.2.3.3 动电位扫描测试 |
4.2.4 TiNi_(0.5)Mn_(0.5)合金的电化学性能 |
4.3 MgNi-x wt%TiNi_(0.56)Co_(0.44)(x=10,30,50)合金电极的电化学性能 |
4.3.1 合金的制备与表征 |
4.3.2 MgNi-TiNi_(0.56)Co_(0.44)合金第循环充放电性能 |
4.3.3 MgNi-10%TiNi_(0.44)Co_(0.56)合金电极的动力学性质 |
4.3.3.1 循环伏安测试 |
4.3.3.2 交流阻抗测试 |
4.3.3.3 动电位扫描测试 |
4.4 本章小结 |
第五章 表面处理对MgNi合金电化学性能的影响 |
5.1 表面包覆CoB对合金性能的影响 |
5.1.1 CoB的制备 |
5.1.2 表面包覆CoB对合金表面形态的影响 |
5.1.3 表面包覆CoB对合金电化学性能的影响 |
5.1.3.1 表面包覆CoB对合金充放电性能影响 |
5.1.3.2 表面包覆CoB对合金电极循环伏安曲线和电化学阻抗谱的影响 |
5.1.3.3 表面包覆CoB对合金抗腐蚀能力影响 |
5.2 THF改性对MgNi合金性能的影响 |
5.2.1 THF改性对MgNi合金充放电性能影响 |
5.2.2 THF改性对MgNi合金电极循环伏安曲线的影响 |
5.2.3 THF改性对MgNi合金电极极化曲线的影响 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间主要研究成果 |
四、以多元合金化改进球磨Mg基贮氢电极合金循环稳定性的研究(论文参考文献)
- [1]铸态及快淬态Mg2-xCaxNi(x=00.30)合金的微结构特征与电化学性能[D]. 刘琦. 内蒙古工业大学, 2020(02)
- [2]多元Ti-V-Mn系储氢合金的显微组织与吸放氢性能[D]. 陈晓宇. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [3]V-Ti-Ni基固溶体贮氢合金电极的制备及电化学性能研究[D]. 宋茂成. 西华大学, 2016(07)
- [4]储氢材料的应用与发展[J]. 张羊换,高金良,许胜,袁泽明,杨泰,赵栋梁. 金属功能材料, 2014(06)
- [5]钒基固溶体贮氢合金电极的制备及性能研究[D]. 同艳维. 重庆大学, 2014(11)
- [6]La-Mg-Ni系A2B7型贮氢电极合金电化学性能研究[D]. 蒋明. 南京航空航天大学, 2013(06)
- [7]低钴La-Mg-Ni基贮氢电极合金的结构及其电化学性能[D]. 李瑞. 浙江大学, 2013(10)
- [8]球磨Mg1-xNdxNi0.5(x=0-0.2)合金的结构及电化学贮氢性能研究[D]. 刘晓刚. 内蒙古科技大学, 2012(05)
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