的合金。晶 體結(jié)構(gòu)中的非均勻分布的相的實(shí)例是在每個A2B4厚片(slab)之間可以存在1、2、3或4個AB 5 層。因此,平均ΑΒ3?Α2Β4比率不是整數(shù)。
[0039] 無序合金中的無序水平可以通過式A2B4+X(AB5)中的X的值測量。這樣結(jié)構(gòu)的無序 合金將具有非整數(shù)的X值。對于具有式Α2Β4+Χ (ΑΒ5)的結(jié)構(gòu)的合金,計(jì)算X的方法是通過計(jì)算 假定為1:X的Α2Β4對ΑΒ5的比率,并求解xj總計(jì)是2+Χ』總計(jì)是4+5χ。因而,Β/Α的比率通過以 下方程建模:
[0040] y = (4+5x)/(2+x) (I)
[0041] 這使得通過以下方程確定X:
[0042] x= (2y-4)/(5-y) (II)
[0043] 求解得到的合金結(jié)構(gòu)中的x將通過由分?jǐn)?shù)或非整數(shù)指示的存在相對于A2B4相不均 勻分布的示合金是否是無序的。作為有序系統(tǒng)的實(shí)例,1的X值指示有序排列,其中每 個A 2B4厚片之間的AB5厚片的數(shù)目是1。3.24的X值(作為一個可能的實(shí)例)通過存在分?jǐn)?shù)值的 X指示系統(tǒng)中的無序。因此,提供了在晶體結(jié)構(gòu)中具有非均勻分布的相的合金。
[0044] 合金包括初生相和一個或多個二次相。初生相是在總合金中主要存在的材料相。 在一些實(shí)施方式中,初生相由A2B7相表不。一個或多個二次相也存在于合金中。任選地,二次 相的數(shù)目是1、2、3、4、5、6、7或更多。至少一個二次相有助于合金的電化學(xué)性能。在一些實(shí)施 方式中,電化學(xué)活性二次相是ABdg。通過有助于合金的電化學(xué)性能,二次相是電化學(xué)活性 的,并且與初生相協(xié)同地起作用以相對于不存在活性水平(active level)下的二次相的系 統(tǒng)改進(jìn)一種或多種電化學(xué)性能的測量。一個示例性電化學(xué)性能的測量是相對于不存在活性 水平下的這樣二次相的材料的改進(jìn)的HRD。意外地發(fā)現(xiàn)在無序合金系統(tǒng)中,特定水平下電化 學(xué)活性二次相的存在與初生相協(xié)同地起作用以改進(jìn)一種或多種電化學(xué)性能的測量,說明性 地是HRD。
[0045] 電化學(xué)活性二次相任選地以2%至8%的相豐度存在于材料中,或其間的任何值或 范圍。任選地,二次相以2%至6%的水平存在。任選地,二次相以2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、 2·6、2·7、2·8、2·9、3·0、3·1、3·2、3·3、3·4、3·5、3·6、3·7、3·8、3·9、4·0、4·1、4·2、4·3、4·4、 4·5、4·6、4·7、4·8、4·9、5·0、5·1、5·2、5·3、5·4、5·5、5·6、5·7、5·8、5·9或6 的相豐度百分比 水平存在。
[0046] 在活性水平下存在的電化學(xué)活性二次相促進(jìn)總合金的改進(jìn)的HRD^RD被測量為在 100mA/g和8mA/g下測量的容量的比。A 2B4+x(AB5)合金任選地具有在三個循環(huán)下0.952至 0.987的范圍內(nèi)的HRD。任選地,HRD在三個循環(huán)下是0.977或更大。任選地,HRD在六個循環(huán)下 是0.977或更大。A 2B4+x(AB5)合金任選地具有在六個循環(huán)下0.988至0.989的范圍內(nèi)的HRD。 任選地,HRD在六個循環(huán)下是0.988或更大。
[0047]所提供的合金是無序的,任選地具有沿著c-軸的不規(guī)則堆垛。這樣的排列由沿著 ab-平面比沿著c-軸大的平均微晶大小表示。任選地,沿著ab-平面的平均微晶大小比沿著 c-軸的平均微晶大小大至少40%。任選地,沿著ab-平面的平均微晶大小比沿著c-軸的平均 微晶大小大至少 40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、 100%、105%、110%、115%或 120%。
[0048]所提供的無序合金包括氫化物形成金屬組分(A)。氫化物形成金屬組分任選地是 鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、釔或其組合比如鈰鑭合金。在具體的實(shí)施方式中,氫化物形成金屬組 分包括釹。B組分包括選自鋁、鎳、鈷和錳的金屬,或其組合。在具體的實(shí)施方式中,B組分包 括鎳。A組分、B組分或二者可以被可以為鈦、鋯、釩、鉻、鈷、鋁或其組合的一種或多種元 素一一任選地連同可以包括硅、錫、鉬、釔、銻或其組合的改性劑元素一一部分地替換。在具 體的實(shí)施方式中,A組分包括釹,并且B組分包括鎳。
[0049] 氫化物形成金屬組分任選地包括一種或多種添加劑材料。添加劑材料任選地包括 在A組分、B組分或二者中。任選地,添加劑是鎂。例如,以仔細(xì)選擇的水平存在的鎂將促進(jìn)合 金的期望的無序晶體結(jié)構(gòu)。任選地,鎂以總組成中1至10原子百分比的水平存在。任選地,鎂 以小于3.3原子百分比存在。鎂任選地以小于10、9、8、7、6、5、4、3.2、3.1、3、2.9、2.8、2.7、 2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5或1原子百分比存在。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)小于 3.2原子百分比的鎂的水平對允許電化學(xué)活性二次相的形成是特別有利的。更優(yōu)選地,1至3 原子百分比的鎂的水平是特別有利的。在一些實(shí)施方式中,鎂的水平是從2.5至2.8原子百 分比。一些實(shí)施方式在A組分中包括鎂作為添加劑,其在相對于組成總體1至3原子百分比、 任選地2.5至2.8原子百分比的總量下。
[0050] 一些實(shí)施方式包括純Nd基的A2B4+x(AB5)合金,其中氫化物形成組分包括Nd作為唯 一的RE金屬,其中平均的X是1至4,任選地是2.44和2.76。純Nd材料任選地包括小于5原子百 分比、任選地小于3.4原子百分比、任選地2.5至2.8原子百分比下的Mg。任選地,純Nd基的材 料在第六循環(huán)下具有0.977或更大、任選地0.988或更大的高倍率放電能力。純Nd基的A 2B4+x (AB5)合金還可以具有在a-b平面上比沿著c-軸大至少40%的微晶大小。電化學(xué)活性二次相 任選地具有以2 %至8%、或其間的任何值或范圍--任選地2 %至6 %--存在的AB5相。 [0051 ] 一些實(shí)施方式包括純La基的A2B4+x(AB5)合金,其中氫化物形成組分包括La作為唯 一的RE金屬,其中平均的X是1至4,任選地是2.44和2.76。純La材料任選地包括小于5原子百 分比、任選地小于3.4原子百分比、任選地2.5至2.8原子百分比下的Mg。任選地,純La基的材 料在第六循環(huán)下具有0.977或更大、任選地0.988或更大的高倍率放電能力。純La基的A 2B4+x (AB5)合金還可以具有在a-b平面上比沿著c-軸大至少40%的微晶大小。電化學(xué)活性二次相 任選地具有以2 %至8%、或其間的任何值或范圍--任選地2 %至6 %--存在的AB5相。 [0052] 一些實(shí)施方式包括純Sm基的A2B4+x(AB5)合金,其中氫化物形成組分包括Sm作為唯 一的RE金屬,其中平均的X是1至4,任選地是2.44和2.76。純Sm材料任選地包括小于5原子百 分比、任選地小于3.4原子百分比、任選地2.5至2.8原子百分比下的Mg。任選地,純Sm基的材 料在第六循環(huán)下具有0.977或更大、任選地0.988或更大的高倍率放電能力。純Sm基的A 2B4+x (AB5)合金還可以具有在a-b平面上比沿著c-軸大至少40%的微晶大小。電化學(xué)活性二次相 任選地具有以2 %至8%、或其間的任何值或范圍--任選地2 %至6 %--存在的AB5相。 [0053] 一些實(shí)施方式包括(La、Pr、Nd)_混合的A2B4+x(AB5)合金,其中氫化物形成組分包 括(La、Pr、Nd)-混合材料作為RE金屬,其中平均的X是1至4,任選地是2.44和2.76。(La、Pr、 Nd)_混合材料任選地包括小于5原子百分比、任選地小于3.4原子百分比、任選地2.5至2.8 原子百分比下的Mg。任選地,(La、Pr、Nd)-混合材料在第六循環(huán)下具有0.977或更大、任選地 0.988或更大的高倍率放電能力。(La、Pr、Nd)_混合的A 2B4+x(AB5)合金還可以具有在a-b平 面上比沿著c-軸大至少40%的微晶大小。電化學(xué)活性二次相任選地具有以2%至8%、或其 間的任何值或范圍--任選地2 %至6 %--存在的AB5相。
[0054] 一些實(shí)施方式包括(La、Pr、Sm)_混合的A2B4+x(AB5)合金,其中氫化物形成組分包 括(La、Pr、Sm)_混合的RE金屬,其中平均的X是1至4,任選地是2.44和2.76。〇^、?^3111)-混 合材料任選地包括小于5原子百分比、任選地小于3.4原子百分比、任選地2.5至2.8原子百 分比下的Mg。任選地,(La、Pr、Sm)_混合基材料在第六循環(huán)下具有0.977或更大、任選地 0.988或更大的高倍率放電能力。(La、Pr、Sm)_混合的A 2B4+x(AB5)合金還可以具有在a-b平 面上比沿著c-軸大至少40%的微晶大小。電化學(xué)活性二次相任選地具有以2%至8%、或其 間的任何值或范圍--任選地2 %至6 %--存在的AB5相。
[0055] 一些實(shí)施方式包括〇^、?廣制、3111)-混合的4出4+1以85)合金,其中氫化物形成組分 包括〇^、?匕制、3111)-混合的1^金屬,其中平均的1是1至4,任選地是2.44和2.76。〇^、?『、 Nd、Sm)_混合材料任選地包括小于5原子百分比、任選地小于3.4原子百分比、任選地2.5至 2.8原子百分比下的Mg。任選地,(La、Pr、Nd、Sm)-混合材料在第六循環(huán)下具有0.977或更大、 任選地0.988或更大的高倍率放電能力。(La、Pr、Nd、Sm)_混合的A2B4+XUB5)合金還可以具 有在a-b平面上比沿著c-軸大至少40%的微晶大小。電化學(xué)活性二次相任選地具有以2%至 8%、或其間的任何值或范圍--任選地2 %至6 %--存在的AB5相。
[0056] 一些實(shí)施方式包括〇^、〇6、?^制)-混合的厶出4+1以85)合金,其中氫化物形成組分 包括〇^、0〇、?^恥)-混合的1^金屬,其中平均的1是1至4,任選地是2.44和2.76。〇^工6、 Pr、Nd)_混合材料任選地包括小于5原