Nanocrystalline LaNi5-type electrode materials

• Autorzy: Nowak M.

Warianty tytułu

PL

Nanokrystaliczne materiały elektrodowe typu LaNi5

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT'2004 : XVII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVII; 20-24.06.2004; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polycrystalline hydrogen storage alloys based on lanthanum (La) are commercially used as negative electrode materials for the nickel-metal hydride (Ni-MHx) batteries. In this paper, mechanical alloying (MA) was used to synthesize nanocrystalline LaNi5-based materials. XRD analysis showed that, after 30 h milling, the starting mixture of the elements was decomposed into an amorphous phase. Following the annealing in high purity argon at 973K for 0.5 h, XRD confirmed the formation of the CaCu5-type structures with a crystallite sizes of about 25 nm. The nanocrystalline materials were used as negative electrodes for a Ni-MHx battery. A partial substitution of Ni by Al or Mn in LaNi5-xMx alloy leads to an increase in discharge capacity. On the other hand, the alloying elements such as Al, Mn and Co greatly improved the cycle life of LaNi5 material. For example, in the nanocrystalline LaNi3.75Mn0.75Al0.25Co0.25 powder, discharge capacities of up to 258 mA h g^-1 (at 40 mA g^-1 discharge current) were measured. Finally, the effect of the nickel coating on the structure of some nanocrystalline LaNi5-type alloys and the electrodes characteristics were investigated.

PL

Polikrystaliczne stopy absorbujące wodór bazujące na lantanie (La) są używane jako materiał na ujemne elektrody w handlowych ogniwach niklowo-wodorkowych (Ni-MHx). W pracy wykorzystano mechaniczną syntezę (MA) do otrzymania nanokrystalicznych stopów typu LaNi5. Analiza XRD wykazała, że po 30 godzinach procesu otrzymano stop amorficzny bezpośrednio z mieszaniny początkowej pierwiastków. Obróbka cieplna stopu (973K/0.5 h) powoduje jego krystalizacje w strukturze typu CaCu5. Wielkość ziaren po obróbce cieplnej wyniosła około 25 nm. Z trzymanego materiału nanokrystalicznego wykonano elektrody ujemne w ogniwach Ni-MHx. Częściowe zastąpienie Ni przez Al albo Mn w stopie LaNi5-x prowadzi do wzrostu pojemności wyładowania. Z drugiej strony takie składniki jak Al, Mn, i Co znacznie poprawiają długość życia stopu w pracy cyklicznej. Pojemność wyładowania nanokrystalicznego stopu LaNi3.75Mn0.75Al0.25Co0.25 wyniosła 258 mA h g^-1 (przy prądzie wyładownia 40 mA g^-1). Zbadano wpływ niklu na właściwości elektrod oraz strukturę nanokrystalicznych stopów typu LaNi5 .

Słowa kluczowe

PL

stop nanokrystaliczny; materiał elektrodowy; elektroda; materiał nanokrystaliczny; synteza mechaniczna; stop amorficzny; lantan; nikiel

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 3
• Strony: 228--230
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Nowak M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznań University of Technology, Poznań

Bibliografia

• [1] Sandrock G.: A panoramie overview of hydrogen storage alloys from a gaś reaction point of view. J. Alloys Comp. 293-295 (1999) 877- 888.
• [2] Cuevas F., Joubert J-M., Latroche M., Percheron-Guegan A.: Intermetallic compounds as negative electrodes of Ni/MH batteries. Appl. Phys. A72 (2001) 225-236.
• [3] Zaluski L., Zaluska A., Stróm-Olsen J.O.: Nanocrystalline metal hydrides. J. Alloys Comp. 253-254 (1997) 70-79.
• [4] Anani A., Yisintin A., Petrov K., Srinivasan S., Reilly J.J., Johnson J.R, Schwarz R.B, Desch P.B.: Alloys for hydrogen storage in nickel/hydrogen and nickel/metal hydride batteries. J. Power Sources 47(1994)261-275.
• [5] Majchrzycki W., Jurczyk M.: Electrode characteristic of nanokrystalline (Zr,Ti) (V,Cr,Ni)2.41 compound. J. Power Sources 93 (2001)77-88.
• [6] Jurczyk M.: Nanocrystalline metal hydride electrode materials, in: Research Trends, Current Topics in Electrochemistry, 2004, in press.
• [7] Nowak M.: rozprawa doktorska, Wpływ częściowej substytucji niklu przez Al, Mn, Co na właściwości fizyczne i elektrochemiczne nanokrystalicznych stopów LaNi5. Politechnika Poznańska (2003).
• [8] Jurczyk M., Jankowska E., Nowak M., Jakubowicz J.: Nanocrystalline titanium-type metal hydride electrodes prepared by mechanical alloying. J. Alloys Comp. 336 (2002) 265-269.
• [9] Sakai T., Miyamura H., Kuriyama N., Ishikawa H., Ueharal Z. Phys. Chemie 183 (1994) 333-346.
• [10] Smardz L., Smardz K., Nowak M., Jurczyk M.: Structure and electronic properties of of La(Ni,Al)5 alloys. Cryst. Res. & Technology 36 (2001) 1385-1392.
• [11] Smardz L., Jurczyk M., Smardz K., Nowak M.: Segregation effect on nanocrystalline La(Ni,Co,Al)5 surface. Czech. J. Phys. 52 (2002) 177-180.
• [12] Szajek A., Jurczyk M., Rajewski W.: The electronic and electrochemical properties of the LaNi5, LaNi4Al and LaNi3 AlCo systems. J. Alloys Comp. 307 (2000) 290-296