储氢合金
阅读：449发布：2020-05-11
专利汇可以提供储氢合金专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且储氢 合金 ，其包含含≥60at％ 氧 的金属氧化物；和/或包括由边界区域分隔的金属区域，所述边界区域包含至少一个通道；和/或包括由边界区域分隔的金属区域，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中平均宽度为约12至约1100nm；和/或包括含金属氧化物的金属氧化物区，所述氧化物区与至少一个通道对齐；和/或包含Ni/Cr金属氧化物，所述 储氢合金 具有改善的电化学性能，例如改善的低温电化学性能。，下面是储氢合金专利的具体信息内容。
1.一种具有改善的低温电化学性能的储氢合金，其包含含≥60at％氧的金属氧化物，所述合金表现出：
在-40℃的电荷转移电阻(R)≤150Ω·g；和/或
在第3次循环中≥93％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在
4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；
和/或
对于所述一个或多个主相，在-40℃的表面催化能力≤30秒；和/或
对于所述一个或多个主相，在-40℃的电荷转移电阻(R)≤150Ω·g。
2.一种储氢合金，其包含与金属氧化物边界区域相邻的本体金属区域，所述边界区域包括至少一个能允许电解质输送至本体金属区域的通道，所述合金表现出：
在-40℃的电荷转移电阻(R)≤150Ω·g；和/或
在第3次循环中≥93％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在
4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；
和/或
对于所述一个或多个主相，在-40℃的表面催化能力≤30秒；和/或
对于所述一个或多个主相，在-40℃的电荷转移电阻(R)≤150Ω·g。
3.一种储氢合金，其包含与金属氧化物边界区域相邻的金属区域，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中平均宽度为约12至约1100nm。
4.一种储氢合金，其包含至少一个本体金属区域和含金属氧化物的金属氧化物区，所述氧化物区与至少一个能允许电解质输送至主本体区域的通道对齐。
5.一种储氢合金，其包含Ni/Cr金属氧化物，所述金属氧化物包含Ni和Cr，其中各自以比其他各金属更高的原子百分比存在，所述合金表现出：
在-40℃的电荷转移电阻(R)≤150Ω·g；和/或
在第3次循环中≥93％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1下测得的放电容量与在
4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极测量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或对于所述一个或多个主相，在-40℃的表面催化能力≤30秒；和/或
对于所述一个或多个主相，在-40℃的电荷转移电阻(R)≤150Ω·g。
6.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含含约60至约82at％氧的金属氧化物。
7.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含含≥2at％Cr的金属氧化物。
8.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含含≥16at％Ni的金属氧化物。
9.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含含一种或多种选自B、Al、Si、Sn和过渡金属的元素的金属氧化物。
10.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含含一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素的金属氧化物。
11.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含位于与金属区域相邻的边界区域中的金属氧化物。
12.根据权利要求11的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括至少一个在边界区域中纵向延伸的通道。
13.根据权利要求11的合金，其中边界区域包括至少一个平均宽度为约4至约40nm的通道。
14.根据权利要求11的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡区在边界区域中纵向延伸。
15.根据权利要求11的合金，其中边界区域包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡区的平均宽度为约4至约30nm。
16.根据权利要求11的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括在边界区域中纵向延伸的金属氧化物区。
17.根据权利要求11的合金，其中边界区域包括平均宽度为约5至约500nm的金属氧化物区。
18.根据权利要求11的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
19.根据权利要求11的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
20.根据权利要求11的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
21.根据权利要求11的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍。
22.根据权利要求11的合金，其中边界区域的平均宽度为约12至约1100nm。
23.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含约0.1至约10.0at％的一种或多种稀土元素。
24.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含至少一个主相和至少一个次级相。
25.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，所述次级相包含一种或多种稀土元素。
26.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含Ni。
27.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含：
i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
ii)一种或多种选自V、Cr、Mn、Ni、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素；或者i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
ii)Ni，Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其他过渡金属和稀土元素的元素；或者i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
ii)Ni，Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素。
28.根据权利要求27的合金，其中ii):i)的原子比为约2.02至约2.45。
29.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相。
30.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含：
C14或C15主Laves相或者C14和C15主Laves相，
>0.5重量％的含La和Ni的储氢次级相，和
约0.3至约15重量％的含Ti和Ni的催化次级相。
31.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含：
Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种稀土元素；或者
Ti、Zr、Ni、Mn、Cr和一种或多种稀土元素；或者
Ti、Cr、V、Ni和一种或多种稀土元素；或者
Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn和其他过渡金属的元素；或者Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn、Sn、Al、Cu、Mo、W、Fe、Si和Co的元素；或者
Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn和Al的元素；或者Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和一种或多种稀土元素；或者
Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和La。
32.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含：
约0.1至约60％的Ti、约0.1至约40％的Zr、0
约5至约15％的Ti、约18至约29％的Zr、约3.0至约13％的V、约1至约10％的Cr、约6至约
18％的Mn、约29至约41％的Ni、约0.1至约0.7％的Al、约2至约11％的Co和约0.7至约8％的一种或多种稀土元素；或者
约11至约13％的Ti、约21至约23％的Zr、约9至约11％的V、约6至约9％的Cr、约6至约
9％的Mn、约31至约34％的Ni、约0.3至约0.6％的Al、约2至约8％的Co和约1至约7％的一种或多种稀土元素，
其中百分比为原子％且总共等于100％。
33.根据权利要求1-5中任一项的合金，其包含Ni/Cr金属氧化物。
34.一种金属氢化物电池、固体储氢介质、碱性燃料电池或金属氢化物空气电池，其包含根据权利要求1-5中任一项的储氢合金。
储氢合金
[0003] 持续努力以改善例如用作电池中的负极活性材料的ABx MH合金的电化学性能。镍金属氢化物(NiMH)电池是一种绿色技术，并且在除了要求低温(例如<25℃)放电能力的那
些外的所有应用中替代了有毒的镍镉(NiCd)电池。ABx金属氢化物合金的低温电化学性能
的进一步改善将使得NiCd电池从消费市场完全消失。
些外的所有应用中替代了有毒的镍镉(NiCd)电池。ABx金属氢化物合金的低温电化学性能
的进一步改善将使得NiCd电池从消费市场完全消失。
[0004] 令人惊讶地发现某些金属氢化物合金显示出改善的电化学性能，例如改善的低温电化学性能。
[0005] 公开了一种储氢合金，其包含：
[0006] a)至少一个电化学活性主相，和
[0007] b)至少一个电化学活性次级相。
[0008] 还公开了一种储氢合金，其包含：
[0009] a)至少一个主相，
[0010] b)包含一种或多种稀土元素的储氢次级相，和
[0011] c)催化次级相，
[0012] 其中基于所述合金，储氢次级相的丰度为>0.5重量％，催化次级相的丰度为约0.3至约15重量％。
[0013] 还公开了一种储氢合金，其显示出：
[0014] 在第3次循环中≥93％高倍率放电性能，高倍率放电性能定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型(flooded)电池构造中相对于部分
预充电的Ni(OH)2正极进行测量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在
12和4mA g-1实施两次(two pulls)；和/或
预充电的Ni(OH)2正极进行测量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在
12和4mA g-1实施两次(two pulls)；和/或
[0015] 对于所述一个或多个主相，在-40℃的电荷转移电阻(R)≤60Ω·g；和/或
[0016] 在-40℃的电荷转移电阻(R)≤60Ω·g；和/或
[0017] 对于所述一个或多个主相，在-40℃的表面催化能力为≤30秒。
[0019] 还公开了一种储氢合金，其包含与边界区域相邻的金属区域，所述边界区域包括至少一个通道。
[0020] 还公开了一种储氢合金，其包含与边界区域相邻的金属区域，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中平均宽度为约12至约1100nm。
[0021] 还公开了一种储氢合金，其包含含金属氧化物的金属氧化物区，所述氧化物区与至少一个通道对齐。
[0022] 还公开了一种储氢合金，其包含Ni/Cr金属氧化物。
[0023] 本发明的储氢合金具有改善的电化学性能，例如改善的低温电化学性能。
[0024] 详细公开内容
[0025] 本发明的合金例如为改性的ABx型金属氢化物(MH)合金，其中一般性地，A为氢化物形成元素，B为弱或非氢化物形成元素。A通常为具有4个或更少价电子的较大金属原子，B通常为具有5个或更多价电子的较小金属原子。合适的ABx合金包括其中x为约0.5至约5的
合金。本发明的合金能够可逆地吸收(充入)和解吸(释放)氢。例如，本发明的合金能够在环境条件(25℃和1atm)下电化学可逆地吸收和解吸氢。
合金。本发明的合金能够可逆地吸收(充入)和解吸(释放)氢。例如，本发明的合金能够在环境条件(25℃和1atm)下电化学可逆地吸收和解吸氢。
[0026] ABx型合金例如为如下类别(简单的实例)：AB(HfNi、TiFe、TiNi)，AB2(ZrMn2、TiFe2)，A2B(Hf2Fe、Mg2Ni)，AB3(NdCo3、GdFe3)，A2B7(Pr2Ni7、Ce2Co7)和AB5(LaNi5、CeNi5)。
[0027] 本发明的合金例如通过用一种或多种改性元素改性ABx型基础合金(至少一种A和一种B元素)获得。改性还包括适当选择金属及其原子比以及在储氢合金的凝固、凝固后处
理、退火和加工或操作期间控制加工参数。退火可在真空、部分真空或惰性气体环境中进
行，然后进行自然冷却、强制通风冷却或快速冷却。改性还包括活化技术，例如蚀刻、预氧化、无电极和带电镀和涂覆。蚀刻步骤可包括碱性和/或酸性蚀刻工艺，以选择性地或优先地蚀刻储氢合金界面区域中的一种或多种元素或氧化物或氢氧化物或相。
理、退火和加工或操作期间控制加工参数。退火可在真空、部分真空或惰性气体环境中进
行，然后进行自然冷却、强制通风冷却或快速冷却。改性还包括活化技术，例如蚀刻、预氧化、无电极和带电镀和涂覆。蚀刻步骤可包括碱性和/或酸性蚀刻工艺，以选择性地或优先地蚀刻储氢合金界面区域中的一种或多种元素或氧化物或氢氧化物或相。
[0028] 在使用之前，通常将金属或金属合金电极活化，这是一种移除或减少界面区域中的天然表面氧化物的工艺。活化工艺可通过蚀刻、电成形、预调节或用于改变表面氧化物的其他合适方法来实现。活化可应用于电极合金粉末、成品电极或介于其间的任何点。
[0029] 本发明的合金可通过使用上述技术的组合而获得。本发明的待改性的合金为“基础合金”。
[0030] 合适的改性元素包括稀土元素、Si、Al和V。稀土元素为Sc、Y、La和镧系元素。术语“一种或多种稀土元素”包括稀土金属混合物(Mischmetal(Mm))。稀土元素例如为La。
[0031] 金属氢化物基础合金包括含Ti、V和Mn的合金(Ti-V-Mn合金)和含Ti、V和Fe的合金。例如包含约31至约46原子％Ti、约5至约33原子％V和约36至约53原子％Mn和/或Fe的合金的氢化物。合适的合金例如教导在美国专利No.4,111,689中。
[0032] 金属氢化物基础合金包括式ABx的合金，其中A包含约50原子％至小于100原子％的Ti，其余为Zr和/或Hf，B包含约30原子％至小于100原子％的Ni，其余为一种或多种选自Cr、V、Nb、Ta、Mo、Fe、Co、Mn、Cu和稀土的元素，x为约1至约3。这些合金例如教导在美国专利No.4,160,014中。
[0033] 金属氢化物基础合金包括式(TiV2-xNix)1-yMy的合金，其中x为约0.2至约1.0，M为Al和/或Zr；式Ti2-xZrxV4-yNiy的合金，其中x为0至约1.5，y为约0.6至约3.5；和式Ti1-xCrxV2-yNiy的合金，其中x为0至约0.75，y为约0.2至约1.0。这些基础合金例如公开在美国专利No.4,551,400中。
[0034] 金属氢化物基础合金例如包含一种或多种选自Mg、Ti、V、Zr、Nb、La、Si、Ca、Sc和Y的元素，以及一种或多种选自Cu、Mn、Fe、Ni、Al、Mo、W、Ti、Re和Co的元素。例如，MH基础合金可包含一种或多种选自Ti、Mg和V的元素，并且包含Ni。有利地，MH基础合金例如以约1:4至约4:1的原子范围包含Ti和Ni。有利地，MH基础合金例如以约1:2至约2:1的原子范围包含Mg和Ni。合适的基础合金例如公开在美国专利No.4,623,597中。
[0035] 基础合金包括式(Ti2-xZrxV4-yNiy)1-zCrz的那些，其中x为0至约1.5，y为约0.6至约3.5，z≤0.2。这些基础合金例如教导在美国专利No.4,728,586中。
[0036] 金属氢化物基础合金例如包含V、Ti、Zr和Ni(Ti-V-Zr-Ni合金)或V、Ti、Zr、Ni和Cr。例如，MH基础合金包含Ti、V和Ni以及一种或多种选自Cr、Zr和Al的元素。例如，MH基础合金包括V22Ti16Zr16Ni39Cr7、(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Al5、(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Mn5、(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Mo5、(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Cu5、(V22Ti16Zr16N39Cr7)95W5、
(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Fe5、(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Co5、V22Ti16Zr16N32Cr7Co7、
V20.6Ti15Zr15N30Cr6.6Co6.6Mn3.6Al2.7和V22Ti16Zr16N27.8Cr7Co5.9Mn3.1Al2.2合金。例如，MH基础合金包括式(Vy’-yNiyTix’-xZrxCrz)aMb的合金，其中y'为约3.6至约4.4，y为约0.6至约3.5，x'为约1.8至约2.2，x为0至约1.5，z为0至约1.44，a为约70至约100，b为0至约30，M为一种或多种选自Al、Mn、Mo、Cu、W、Fe和Co的元素。值为原子百分比(at％)。合适的MH基础合金例如教导在美国专利No.5,096,667中。
(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Fe5、(V22Ti16Zr16N39Cr7)95Co5、V22Ti16Zr16N32Cr7Co7、
V20.6Ti15Zr15N30Cr6.6Co6.6Mn3.6Al2.7和V22Ti16Zr16N27.8Cr7Co5.9Mn3.1Al2.2合金。例如，MH基础合金包括式(Vy’-yNiyTix’-xZrxCrz)aMb的合金，其中y'为约3.6至约4.4，y为约0.6至约3.5，x'为约1.8至约2.2，x为0至约1.5，z为0至约1.44，a为约70至约100，b为0至约30，M为一种或多种选自Al、Mn、Mo、Cu、W、Fe和Co的元素。值为原子百分比(at％)。合适的MH基础合金例如教导在美国专利No.5,096,667中。
[0037] 基础合金包括式(金属合金)aCobMncFedSne，其中(金属合金)包含约0.1至约60at％的Ti、约0.1至约40at％的Zr、0至约60at％的V、约0.1至约57at％的Ni和0至约56at％的Cr；b为0至约7.5at％，c为约13至约17at％，d为0至约3.5at％，e为0至约1.5at％，其中a+b+c+d+e＝100at％。合适的MH基础合金例如教导在美国专利No.5,536,591中。
[0038] 金属氢化物基础合金包括LaNi5型合金、含Ti和Ni的合金以及含Mg和Ni的合金。含Ti和Ni的合金可进一步包含Zr、V、Cr、Co、Mn、Al、Fe、Mo、La或Mm(稀土金属混合物)中的一种或多种。含Mg和Ni的合金可进一步包含一种或多种选自Co、Mn、Al、Fe、Cu、Mo、W、Cr、V、Ti、Zr、Sn、Th、Si、Zn、Li、Cd、Na、Pb、La、Mm、Pd、Pt和Ca的元素。合适的基础合金例如教导在美国专利No.5,554,456中。
[0039] 金属氢化物基础合金例如为LaNi5或TiNi基础合金。例如，MH基础合金包含一种或多种选自Ti、V和Zr的氢化物形成元素和一种或多种选自Ni、Cr、Co、Mn、Mo、Nb、Fe、Al、Mg、Cu、Sn、Ag、Zn和Pd的元素。例如，MH基础合金包含一种或多种选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm和Mm的氢化物形成元素和一种或多种选自Ni、Cr、Co、Mn、Fe、Cu、Sn、Al、Si、B、Mo、V、Nb、Ta、Zn、Zr、Ti、Hf和W的元素。MH基础合金可包含一种或多种选自Al、B、C、Si、P、S、Bi、In和Sb的元素。
[0040] 基础合金包括(MgxNi1-x)aMb合金，其中M为一种或多种选自Ni、Co、Mn、Al、Fe、Cu、Mo、W、Cr、V、Ti、Zr、Sn、Th、Si、Zn、Li、Cd、Na、Pb、La、Mm、Pd、Pt和Ca的元素；b为0至约30原子％，a+b＝100原子％，x为约0.25至约0.75。
[0041] 基础合金还包括式ZrModNie合金的氢化物，其中d为约0.1至约1.2，e为约1.1至约2.5。
[0042] 基础合金包括式ZrMnwVxMyNiz的合金，其中M为Fe或Co，w为约0.4至约0.8at％，x为约0.1至约0.3at％，y为0至约0.2at％，z为约1至约1.5at％，w+x+y+z为约2至约2.4at％。
[0043] MH基础合金包括式LaNi5的合金，其中La或Ni被一种或多种选自周期表Ia、II、III、IV和Va族的除镧系元素之外的金属以约0.1至约25原子％代替。
[0044] MH基础合金包括式TiV2-xNix的那些，其中x为约0.2至约0.6。
[0045] MH基础合金还包括式TiaZrbNicCrdMx的合金，其中M为一种或多种选自Al、Si、V、Mn、Fe、Co、Cu、Nb、Ag和Pd的元素，a为约0.1至约1.4，b为约0.1至约1.3，c为约0.25至约1.95，d为约0.1至约1.4，x为0至约0.2，a+b+c+d＝约3。
[0046] MH基础合金包括式Ti1-xZrxMn2-y-zCryVz的合金，其中x为约0.05至约0.4，y为0至约1.0，z为0至约0.4。
[0047] MH基础合金还包括式LnM5的那些，其中Ln为一种或多种镧系元素，M为Ni和/或Co。
[0049] MH基础合金还可包含主结构Mm-Ni体系(main texture Mm-Ni system)。适于改性的基础合金例如教导在美国专利No.5,840,440中。
[0050] 金属氢化物基础合金例如包含V、Ti、Zr、Ni、Cr和Mn。例如，MH基础合金包含V、Ti、Zr、Ni、Cr、Mn和Al；V、Ti、Zr、Ni、Cr、Mn和Sn；V、Ti、Zr、Ni、Cr、Mn和Co；V、Ti、Zr、Ni、Cr、Mn、Al、Sn和Co；或者包含V、Ti、Zr、Ni、Cr、Mn、Al、Sn、Co和Fe。MH基础合金包括式(金属合金)aCobFecAldSne的合金，其中(金属合金)包含约0.1至约60at％的Ti、约0.1至约40at％的Zr、0至约60at％的V、约0.1至约57at％的Ni、约5至约22at％的Mn和0-56at％的Cr，b为约0.1至约10at％，c为0至约3.5at％，d为约0.1-10at％，e为约0.1至约3at％，a+b+c+d+e＝100at％。合适的MH基础合金例如教导在美国专利No.6,270,719中。
[0051] 金属氢化物基础合金包括一种或多种选自AB、AB2、AB5和A2B型合金的合金，其中A和B可为过渡金属、稀土或其组合，其中组分A通常具有比组分B更强烈的形成氢化物的倾向。在AB储氢基础合金中，A例如包含一种或多种选自Ti、Zr和V的元素，B包含一种或多种选自Ni、V、Cr、Co、Mn、Mo、Nb、Al、Mg、Ag、Zn和Pd的元素。AB基础合金包括ZrNi、ZrCo、TiNi、TiCo及其改性形式。A2B型基础合金包括根据Ovshinsky原理的Mg2Ni及其改性形式，其中Mg和Ni之一或二者全部或部分被多轨道改性剂代替。AB2型基础合金为Laves相化合物且包括合
金，其中A包含一种或多种选自Zr和Ti的元素，B包含一种或多种选自Ni、V、Cr、Mn、Co、Mo、Ta和Nb的元素。AB2型基础合金包括根据Ovshinsky原理改性的合金。AB5金属氢化物基础合金包括其中A包含一种或多种选自镧系元素的元素且B包含一种或多种过渡金属的那些。包括
LaNi5和LaNi5，其中Ni部分地被一种或多种选自Mn、Co、Al、Cr、Ag、Pd、Rh、Sb、V和Pt的元素替代，和/或其中La部分地被一种或多种选自Ce、Pr、Nd、其他稀土和Mm的元素替代。还包括根据Ovshinsky原理改性的AB5型基础合金。该类基础合金例如教导在美国专利No.6,830,725
中。
金，其中A包含一种或多种选自Zr和Ti的元素，B包含一种或多种选自Ni、V、Cr、Mn、Co、Mo、Ta和Nb的元素。AB2型基础合金包括根据Ovshinsky原理改性的合金。AB5金属氢化物基础合金包括其中A包含一种或多种选自镧系元素的元素且B包含一种或多种过渡金属的那些。包括
LaNi5和LaNi5，其中Ni部分地被一种或多种选自Mn、Co、Al、Cr、Ag、Pd、Rh、Sb、V和Pt的元素替代，和/或其中La部分地被一种或多种选自Ce、Pr、Nd、其他稀土和Mm的元素替代。还包括根据Ovshinsky原理改性的AB5型基础合金。该类基础合金例如教导在美国专利No.6,830,725
中。
[0052] 基础合金包括TiMn2型合金。例如金属氢化物基础合金包含Zr、Ti、V、Cr和Mn，其中Zr为约2至约5at％，Ti为约26至约33at％，V为约7至约13at％，Cr为约8至约20at％，Mn为约36至约42at％。这些合金可进一步包含一种或多种选自Ni、Fe和Al的元素，例如约1至约
6at％的Ni、约2至约6at％的Fe和约0.1至约2at％的Al。这些基础合金还可包含至多约
1at％的Mm。适于改性的合金包括Zr3.63Ti29.8V8.82Cr9.85Mn39.5Ni2.0Fe5.0Al1.0Mm0.4、Zr3.6Ti29.0V8.9Cr10.1Mn40.1Ni2.0Fe5.1Al1.2、Zr3.6Ti28.3V8.8Cr10.0Mn40.7Ni1.9Fe5.1Al1.6和Zr1Ti33V12.54Cr15Mn36Fe2.25Al0.21。合适的基础合金例如教导在美国专利No.6,536,487中。
6at％的Ni、约2至约6at％的Fe和约0.1至约2at％的Al。这些基础合金还可包含至多约
1at％的Mm。适于改性的合金包括Zr3.63Ti29.8V8.82Cr9.85Mn39.5Ni2.0Fe5.0Al1.0Mm0.4、Zr3.6Ti29.0V8.9Cr10.1Mn40.1Ni2.0Fe5.1Al1.2、Zr3.6Ti28.3V8.8Cr10.0Mn40.7Ni1.9Fe5.1Al1.6和Zr1Ti33V12.54Cr15Mn36Fe2.25Al0.21。合适的基础合金例如教导在美国专利No.6,536,487中。
[0053] 金属氢化物基础合金可包含40at％或更多的式LaaR1-a-bMgbNic-d-e的A5B19型结构，其中0≤a≤0.5at％，0.1≤b≤0.2at％，3.7≤c≤3.9at％，0.1≤d≤0.3且0≤d≤0.2。合适的基础合金例如教导在美国专利No.7,829,220中。
[0054] 本发明的合金可呈至少包含Ni和稀土的吸氢合金颗粒的形式。所述颗粒可具有表面层和内部，其中表面层的镍含量大于内部的镍含量，并且尺寸为约10至约50nm的镍颗粒
存在于表面层中。金属氢化物基础合金可具有式Ln1-xMgxNia-b-cAlbZc，其中Ln为一种或多种稀土元素，Z为Zr、V、Bn、Ta、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ga、Zn、Sn、In、Cu、Si、P和B中的一种或多种，
0.05≤x≤0.3at％，2.8≤a≤3.9at％，0.05≤b≤0.25at％，0.01≤c≤0.25。合适的基础合金例如教导在美国专利No.8,053,114中。
存在于表面层中。金属氢化物基础合金可具有式Ln1-xMgxNia-b-cAlbZc，其中Ln为一种或多种稀土元素，Z为Zr、V、Bn、Ta、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ga、Zn、Sn、In、Cu、Si、P和B中的一种或多种，
0.05≤x≤0.3at％，2.8≤a≤3.9at％，0.05≤b≤0.25at％，0.01≤c≤0.25。合适的基础合金例如教导在美国专利No.8,053,114中。
[0055] 本发明的合金可包含具有至少含A2B7型结构和A5B19型结构的多相的晶体结构和具有高于本体的镍含量的表面层。金属氢化物基础合金包括式Ln1-xMgxNiy-a-bAlaMb的合金，其中Ln为一种或多种稀土(包括Y)，M为Co、Mn和Zn中的一种或多种，其中0.1≤x≤0.2at％，
3.5≤y≤3.9at％，0.1≤a≤0.3at％和0≤b≤0.2。合适的基础合金例如教导在美国专利
No.8,124,281中。
3.5≤y≤3.9at％，0.1≤a≤0.3at％和0≤b≤0.2。合适的基础合金例如教导在美国专利
No.8,124,281中。
[0056] 金属氢化物基础合金可具有式Ln1-xMgx(Ni1-yTy)z，其中Ln为一种或多种选自镧系元素、Ca、Sr、Sc、Y、Ti，Zr和Hf的元素，T为一种或多种选自V、Nb、Ta、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Al、Ga、Zn、Sn、In、Cu、Si、P和B的元素，其中0
[0057] 本发明的合金可如美国专利No.8,409,753所教导的那样包含La、Nd、Mg、Ni和Al；La、Nd、Mg、Ni、Al和Co；La、Pr、Nd、Mg、Ni和Al；或La、Ce、Pr、Nd、Ni、Al、Co和Mn。
[0058] 金属氢化物基础合金可具有式TiAZrB-XYXVCNiDME，其中A、B、C和D各自大于0且小于或等于50at％，X大于0且小于或等于4at％，M为一种或多种选自Co、Cr、Sn、Al和Mn的金属，E为0-30at％。合适的基础合金例如教导在美国公开No.2013/0277607中。
[0059] 本发明的合金包括改性的A2B7型储氢合金。例如，MH基础合金可为AxBy合金，其中A包含至少一种稀土元素，并且还包含Mg；B至少包含Ni，且原子比x:y为约1:2至约1:5，例如约1:3至约1:4。MH基础合金可进一步包含一种或多种选自B、Co、Cu、Fe、Cr和Mn的元素。Ni与其他元素的原子比可为约50:1至约200:1。稀土包括La、Ce、Nd、Pr和Mm。稀土与Mg的原子比可为约5:1至约6:1。B元素可进一步包含Al，其中Ni与Al的原子比可为约30:1至约40:1。
[0060] 金属氢化物基础合金包括ABx高容量储氢合金，其中x为约0.5至约5，其放电容量为≥400mAh/g、≥425mAh/g、≥450mAh/g或≥475mAh/g。
[0061] 金属氢化物基础合金包括含镁(Mg)的高容量MH合金，例如含Mg和Ni的AB、AB2或A2B型合金。例如，MH基础合金包括MgNi、MgNi2和Mg2Ni。该类含Mg和Ni的合金可进一步包含一种或多种选自稀土元素和过渡金属的元素。例如，含Mg和Ni的合金可进一步包含一种或多种选自Co、Mn、Al、Fe、Cu、Mo、W、Cr、V、Ti、Zr、Sn、Th、Si、Zn、Li、Cd、Na、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Mm、Pd、Pt、Nb、Sc和Ca的元素。
[0062] 例如，MH基础合金包含Mg和Ni以及任选的一种或多种选自Co、Mn、Al、Fe、Cu、Mo、W、Cr、V、Ti、Zr、Sn、Th、Si、Zn、Li、Cd、Na、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Mm、Pd、Pt、Nb、Sc和Ca的元素。
[0063] Mm为“稀土金属混合物”。稀土金属混合物是稀土元素的混合物。例如，Mm为包含La、Nd和Pr的混合物，例如包含Ce、La、Nd和Pr的混合物。
[0064] 例如，MH基础合金包括MgNi、Mg0.8Ti0.2Ni、Mg0.7Ti0.3Ni、Mg0.9Ti0.1Ni、Mg0.8Zr0.2Ni、Mg0.7Ti0.225La0.075Ni、Mg0.8Al0.2Ni、Mg0.9Ti0.1Ni、Mg0.9Ti0.1NiAl0.05、Mg0.08Pd0.2Ni、Mg0.09Ti0.1NiAl0.05、Mg0.09Ti0.1NiAl0.05Pd0.1、Mg50Ni45Pd5、Mg0.85Ti0.15Ni1.0、Mg0.95Ti0.15Ni0.9、Mg2Ni、Mg2.0Ni0.6Co0.4、Mg2Ni0.6Mn0.4、Mg2Ni0.7Cu0.3、Mg0.8La0.2Ni、Mg2.0Co0.1Ni、Mg2.1Cr0.1Ni、Mg2.0Nb0.1Ni、Mg2.0Ti0.1Ni、Mg2.0V0.1Ni、Mg1.3Al0.7Ni、Mg1.5Ti0.5Ni、Mg1.5Ti0.3Zr0.1Al0.1Ni、Mg1.75Al0.25Ni和(MgAl)2Ni、Mg1.70Al0.3Ni。
[0065] 例如，MH基础合金包括原子比为约1:2至约2:1的Mg和Ni的合金，其进一步包含一种或多种选自Co、Mn、Al、Fe、Cu、Mo、W、Cr、V、Ti、Zr、Sn、Th、Si、Zn、Li、Cd、Na、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Mm、Pd、Pt、Nb、Sc和Ca的元素。所述其他元素可以以约0.1至约30原子％(at％)或约0.25至约15at％或约0.5、约1、约2、约3、约4或约5at％至约15at％存在，基于总合金。Mg与Ni的原子比例如约为1:1。因此，基于总合金，Mg和Ni可以以约70至约99.9at％存在。Mg-Ni MH基础合金可不含其他元素，其中Mg和Ni一起以100at％存在。
[0066] 金属氢化物基础合金可包含原子比为约1:2至约2:1的Mg和Ni，其中Mg和Ni一起以基于总合金为≥70at％的水平存在。
[0067] 金属氢化物基础合金可包含≥20at％的Mg。
[0068] 金属氢化物基础合金可包含原子比为约1:2至约2:1的Mg和Ni，且进一步包含Co和/或Mn。本发明的合金包括改性的Mg52Ni39Co6Mn3或改性的Mg52Ni39Co3Mn6。
[0069] 金属氢化物基础合金可包含≥90重量％的Mg和一种或多种额外的元素。所述一种或多种额外的元素可选自Ni、Mm、Al、Y和Si。这些合金可例如包含约0.5至约2.5重量％的Ni和约1.0至约4.0重量％的Mm。这些合金还可包含约3至约7重量％的Al和/或约0.1至约1.5
重量％的Y和/或约0.3至约1.5重量％的Si。
重量％的Y和/或约0.3至约1.5重量％的Si。
[0070] 合适的高容量MH基础合金例如公开在美国专利No.5,506,069、5,616,432和6,193,929中。
[0071] 本发明的合金例如可在300℃在5分钟内能够存储至少6重量％的氢和/或吸收氢的全部储存容量的至少80％；或者可在300℃在2分钟内能够存储至少6.5重量％的氢和/或
吸收氢的全部储存容量的80％；或者可在300℃在1.5分钟内能够储存至少6.9重量％的氢
和/或能够吸收氢的全部储存容量的80％。
吸收氢的全部储存容量的80％；或者可在300℃在1.5分钟内能够储存至少6.9重量％的氢
和/或能够吸收氢的全部储存容量的80％。
[0072] 金属氢化物基础合金包括式TiaZrb-xYxVcNidMe的合金，其中a、b、c和d各自大于0且小于或等于50at％，x大于0且小于或等于4at％，M为一种或多种选自Co、Cr、Sn、Al和Mn的金属，e为0至约30at％。这些合金例如公开在美国公开No.2013/0277607中。
[0074] 除非另有说明，合金或相中的元素的量以基于总合金或相的原子百分比(at％)报告。
[0075] 除非另有说明，各相的量以基于总合金的重量百分比(重量％)报告。
[0076] 低温电化学性能可由-40℃的电荷转移电阻(R)定义。
[0077] 电化学性能也可由高倍率放电性能(HRD)定义。
[0078] 低温电化学性能也可定义为低温，例如-40℃的表面催化能力。表面催化能力定义为电荷转移电阻(R)与双层电容(C)的乘积R·C。R和C值由AC阻抗测量的Cole-Cole图的曲
线拟合计算。
线拟合计算。
[0079] 低温定义为例如<25℃、≤10℃、≤0℃、≤-10℃、≤-20℃或≤-30℃。
[0080] 电荷转移电阻(R)以Ω·g测量。双层电容(C)以法拉/g测量。
[0081] 此处，AC阻抗测量用SOLARTRON 1250频率响应分析仪使用振幅为10mV，频率范围为0.1mHz至10kHz的正弦波进行。在测量之前，使用SOLARTRON 1470Cell Test
galvanostat以0.1C的倍率对电极实施一个完整的充电/放电循环，其中充电至100％充电
状态(SOC)，放电至80％SOC，然后冷却至-40℃。
galvanostat以0.1C的倍率对电极实施一个完整的充电/放电循环，其中充电至100％充电
状态(SOC)，放电至80％SOC，然后冷却至-40℃。
[0082] 半电池HRD定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值。合金的放电容量在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极测量。在半电池测量之前不进行碱性预处理。将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以
50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次。容量在第3次循环中测量。
50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次。容量在第3次循环中测量。
[0083] 本发明的合金可有利地包含多个相。例如，本发明的合金可包含至少一个主相和次级相。例如，本发明的合金包含至少一个主相、储氢次级相和催化次级相。
[0084] 所述一个或多个主相是电化学活性的。“电化学活性”意指在环境条件(25℃和1atm)下能可逆地电化学吸收和解吸氢。
[0085] 有利地，储氢次级相也是电化学活性相。这可通过与AC阻抗测量的Cole-Cole图的常规曲线的偏离来“观察到”；例如，在Cole-Cole图中存在额外的曲线。例如，本发明合金的Cole-Cole图包含两条曲线，其中一条曲线与活性主相有关，一条曲线与活性次级相有关。
[0086] 例如，对本发明的合金观察到与在低温(例如在-40℃)获得的AC阻抗测量的Cole-Cole图的常规曲线的偏离。这表明除主相之外，次级相在-40℃是电化学活性的。本发明的合金可包含在-40℃电化学活性的主相和电化学活性的次级相。
[0087] AC阻抗测量的Cole-Cole图通过曲线拟合获得。
[0088] 在常规金属氢化物合金中，在Cole-Cole图中仅存在一条与所述一个或多个主相有关的曲线。与常规曲线的偏离通过存在至少一个拐点而观察到。对于正常曲线，任何点处的切线斜率沿x轴降低(凹曲线)。在拐点处，切线的斜率开始增加。拐点表示出现第二条曲线。
[0089] 术语“其中各活性相可在AC阻抗测量的Cole-Cole图中明确地示出”意指观察到常规曲线，并且观察到至少一个拐点。
[0090] 不被理论所约束，据认为次级储氢相能像主(储氢)相那样可逆地充入和释放氢，而次级催化相—“催化相”在该可逆反应中起辅助主相和/或储氢相的作用。
[0091] 据信不同相一起协同地起作用。可能的情况是具有较弱金属-氢键的相起催化剂的作用，而其他相则起储氢相的作用。由于催化相的促进，储氢相中的氢可能更容易被移
除。
除。
[0092] 简单地机械混合两个不同的相不会导致本发明的协同效应。本发明的合金导致不同相紧密接触，导致质子传导的接近；AC阻抗测量的Cole-cole图是观察该协同作用的一种方式。简单的机械混合显示单条半圆形曲线，其中R和C作为并联连接的组件组合测量，而本发明的合金可显示出两个半圆形曲线，正如在测量完整电池的AC阻抗的情况下那样(分别
显示来自正极和负极的两个半圆)。
显示来自正极和负极的两个半圆)。
[0093] 并非不同相以并联连接起作用，具有电化学活性次级相的本发明合金可显示出以串联方式起作用的活性相(主相和活性次级相)，正如在Cole-Cole图中观察到的那样。当以串联方式起作用时，观察到常规曲线，并观察到至少一个拐点。
[0094] 本发明合金在-40℃的电荷转移电阻(R)例如为≤150、≤140、≤130、≤120、≤110、≤100、≤90、≤80、≤70、≤60、≤40、≤30、≤25、≤20、≤19、≤18、≤17、≤16、≤15、≤
14、≤13、≤12或≤11Ω·g。
14、≤13、≤12或≤11Ω·g。
[0095] 例如，本发明合金在-40℃的电荷转移电阻(R)为约3至约50、约5至约20、约7至约18、约9至约16、约10至约15或约11至约15Ω·g。
[0096] 低温性能也可在10℃、0℃、-10℃、-20℃或-30℃测量；这也清楚地表明在这些温度下也可观察到两个活性相。
[0097] 对于具有电化学活性次级相的合金，电荷转移电阻为主相和活性次级相的电阻之和。
[0098] 本发明合金的所述一个或多个主相在-40℃的电荷转移电阻(R)例如为≤150、≤140、≤130、≤120、≤110、≤100、≤90、≤80、≤70、≤60、≤40、≤30、≤25、≤20、≤19、≤
18、≤17、≤16、≤15、≤14、≤13、≤12或≤11、≤10、≤9、≤8、≤7、≤6、≤5或≤4Ω·g。例如，本发明的所述一个或多个主相在-40℃的(R)为约1至约30、约2至约20、约2至约15、约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约5或约3至约4Ω·g。
18、≤17、≤16、≤15、≤14、≤13、≤12或≤11、≤10、≤9、≤8、≤7、≤6、≤5或≤4Ω·g。例如，本发明的所述一个或多个主相在-40℃的(R)为约1至约30、约2至约20、约2至约15、约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约5或约3至约4Ω·g。
[0099] 术语“所述一个或多个主相”意指全部主相。
[0100] 本发明合金的所述一个或多个主相在-40℃的表面催化能力为约1至约20、约1至约15、约1至约10、约1至约5、约1至约4、约1至约3或约1.5至约2.5秒。例如，所述一个或多个主相在-40℃的表面催化能力为≤30、≤25、≤20、≤15、≤12、≤10、≤9、≤8、≤7、≤6、≤5、≤4、≤3或≤2秒。
[0101] 本发明的合金例如在第3次循环中显示出约93％、约94％、约95％、约96％或约97％的HRD。例如，第3次循环的HRD为≥93％、≥94％、≥95％、≥96％或≥97％。
[0102] 所述合金包含至少一个主相和至少一个次级相。所述至少一个主相、储氢次级相和催化次级相各自具有不同的化学组成和/或物理结构。物理结构是晶体和非晶体结构。相丰度可通过X射线衍射(XRD)测定。相组成可用装备有能量色散谱(EDS)的扫描电子显微镜
(SEM)测定。
(SEM)测定。
[0103] 所述一个或多个主相总共以比各次级相更高的丰度(以重量计)存在。所述一个或多个主相通常为ABx相，例如AB、AB2、AB3、A2B7或AB5相。
[0104] 有利地，各相的结构是不同的。即，各相具有选自晶体结构和非晶体(无定形)结构的结构，其中各自不同。
[0105] 本发明的储氢合金例如为改性的ABx型合金，其中x为约0.5至约5。
[0106] 本发明的合金可包含：
[0107] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0108] ii)一种或多种选自V、Cr、Mn、Ni、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素。
[0109] 或者，本发明的合金可包含：
[0110] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0111] ii)Ni，Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其他过渡金属和稀土元素的元素；或者[0112] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0113] ii)Ni，Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素。
[0114] 例如，本发明的合金为改性的AB2型合金；例如其中ii):i)的原子比为约2.02至约2.45的AB2型合金。例如，ii):i)的原子比为约2.04至约2.40、约2.10至约2.38、约2.20至约
2.36或约2.20至约2.36。
2.36或约2.20至约2.36。
[0115] 本发明的ii):i)的原子比例如为约2.03、约2.05、约2.07、约2.09、约2.11、约2.13、约2.15、约2.17、约2.19、约2.21、约2.23、约2.25、约2.27、约2.29、约2.31、约2.33、约
2.35、约2.37或约2.39。
2.35、约2.37或约2.39。
[0116] 本发明的改性AB2型合金包含例如C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相。基于所述合金，C14相丰度例如为约70至约95重量％，例如约80至约90重量％或约83-89重量％。基于所述合金，C15相丰度例如为约2至约20重量％、约3至约17重量％或约3-16重量％。
[0117] 本发明的合金包含例如C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相，并且其中储氢次级相和催化次级相为非Laves相。
[0118] 基于所述合金，催化次级相丰度例如为约0.3至约15重量％，约0.5至约10重量％，例如约0.7至约5重量％。基于所述合金，催化次级相丰度可为约0.1重量％，约0.4、约0.9、约1.1、约1.3、约1.5、约1.7、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5或约4.0重量％。
[0119] 基于所述合金，储氢次级相丰度例如为约0.51至约15重量％、约0.52至约12重量％、约0.55至约11重量％、约0.6至约9重量％、约0.7至约7重量％、约0.9至约5重量％或约1.0至约3重量％。
[0120] 基于所述合金，储氢次级相丰度例如为约0.6重量％，约0.9、约1.2、约1.5、约1.7、约1.9、约2.1、约2.3、约2.5、约2.7或约2.9重量％。
[0121] 有利地，所述合金包含约0.1至约4.0、约0.2至约3.5或约0.3至约3.3重量％的含Ti和Ni的催化次级相和约0.1至约4.0、约0.2至约3.5或约0.3至约3.3重量％的包含La和Ni
的储氢次级相，基于总合金。
的储氢次级相，基于总合金。
[0122] 一般而言，在一系列具有相似组成的合金中，随着催化次级相丰度与储氢次级相丰度的重量比降低，低温电化学性能提高。催化次级相丰度与储氢次级相丰度的重量比有
利地为约5至约0.1、约4至约0.1、约3至约0.1、约2至约0.1或约1至约0.1。催化次级相丰度与储氢次级相丰度的重量比例如为约0.2、约0.3、约0.4、约0.5、约0.6、约0.7、约0.8、约
0.9、约1.1、约1.3、约1.5、约1.7或约1.9以及介于其间的水平。
利地为约5至约0.1、约4至约0.1、约3至约0.1、约2至约0.1或约1至约0.1。催化次级相丰度与储氢次级相丰度的重量比例如为约0.2、约0.3、约0.4、约0.5、约0.6、约0.7、约0.8、约
0.9、约1.1、约1.3、约1.5、约1.7或约1.9以及介于其间的水平。
[0123] 例如，催化次级相丰度与储氢次级相丰度的重量比<3.0、≤2.5、≤2.0、≤1.5、≤1.0或≤0.5。
[0124] 催化次级相有利地具有TiNi(B2)晶体结构。即，催化次级相的晶体结构有利地为通过X射线衍射(XRD)测定的已知的TiNi(B2)晶体结构。为了具有已知的TiNi(B2)晶体结
构，催化次级相并非必须包含Ti和/或Ni。
构，催化次级相并非必须包含Ti和/或Ni。
[0125] 催化次级相可包含Ti和/或Ni。
[0126] 催化次级相例如包含一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，并且还包含Ni。催化次级相例如包含Ti和Ni或包含Ti、Zr和Ni。
[0127] 催化次级相包含例如约13至约45at％的Ti、约15至约30at％的Ti或约20至约30at％的Ti。
[0128] 催化次级相包含例如约5至约30at％的Zr、约7至约25at％的Zr或约10至约22at％的Zr。
[0129] 催化次级相包含例如约38至约60at％的Ni、约40至约55at％的Ni或约42至约47at％的Ni。
[0130] 包含上述水平Ti和Ni的本发明催化次级相的晶体结构是已知的Ti(B2)晶体结构，然而它们可包含显著量的其他金属，例如可溶于TiNi相中的Zr。
[0131] 例如，催化次级相包含约42至约47at％的Ni、约20至约29at％的Ti和约12至约22at％的Zr，其中(Ti+Zr)为约39至约43at％。有利的是，当一起存在于催化次级相中时，Zr的at％≤Ti的at％。例如，当一起存在于催化次级相中时，Zr的at％
[0132] 储氢次级相例如具有不同于催化次级相的结构。
[0133] 储氢次级相包含一种或多种稀土元素。例如，储氢次级相包含Ni，包含一种或多种稀土元素和Ni，或者包含La和Ni。
[0134] 例如，储氢次级相包含约30至约60at％、约40至约55at％、约41至约52at％或约44至约50at％的一种或多种稀土元素。所述稀土元素例如为La。
[0135] 储氢次级相例如包含约30至约60at％、约40至约55at％、约42至约52at％或约45至约50at％的Ni。
[0136] 例如，储氢次级相包含约41至约51at％的La和约44至约50at％的Ni，或者约48至约50at％的La和约49至约50at％的Ni。
[0137] 本文就各相讨论的原子百分比(at％)意味着基于所述相。
[0138] 本文就合金讨论的原子百分比(at％)意味着基于总合金。
[0139] 稀土元素为Sc、Y、La和镧系元素。术语“一种或多种稀土元素”涵盖稀土金属混合物。所述稀土元素例如为La。
[0140] 本发明的合金包含例如约0.1至约10.0at％的一种或多种稀土元素，约0.7至约8.0at％、约1.0至约7.0at％、约1.5至约6.0at％或约2.0至约5.5at％的一种或多种稀土元素。本发明合金包含例如约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约5.0、约5.5、约
6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
[0141] 本发明的合金例如包含Ti、Zr、V、Ni、一种或多种稀土元素和一种或多种选自Cr、Mn和Al的元素。所述合金例如包含Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和一种或多种稀土元素。例如，所述合金包含Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和La。
[0142] 例如，本发明的合金包含约0.1至约60％的Ti、约0.1至约40％的Zr、0
[0143] 还公开了合金，其包含约5至约15％的Ti、约18至约29％的Zr、约3.0至约13％的V、约1至约10％的Cr、约6至约18％的Mn、约29至约41％的Ni、约0.1至约0.7％的Al、约2至约11％的Co和约0.7至约8％的一种或多种稀土元素，其中百分比为原子％且总共等于100％。
[0144] 有利地，所述合金包含约11至约13％的Ti、约21至约23％的Zr、约9至约11％的V、约6至约9％的Cr、约6至约9％的Mn、约31至约34％的Ni、约0.3至约0.6％的Al、约2至约8％的Co和约1至约7％的一种或多种稀土元素，其中百分比为原子％且总共等于100％。
[0146] 表面氧化物在储氢合金制备后通常存在于其表面区域中。表面氧化物通常是绝缘的，由此通常抑制使用该合金的电极的性能。
[0147] 本发明的合金可包含具有高氧化度的金属氧化物。例如，所述金属氧化物包含≥60at％的氧、≥62at％的氧、≥64at％的氧、≥66at％的氧或≥68at％的氧，基于金属氧化物的全部元素。
[0148] 本发明的金属氧化物通常是指氧化的金属，包括例如金属氧化物和氢氧化物。
[0149] 本发明的合金可包含含≥60at％氧的氧化物；和/或
[0150] 它们可包括与边界区域相邻的金属区域，所述边界区域包括至少一个通道；和/或
[0151] 它们可包括与边界区域相邻的金属区域，所述边界区域的平均宽度为约12至约1100nm；和/或
[0152] 它们可包括与至少一个通道对齐的金属氧化物区。
[0153] 具有高氧化度的本发明金属氧化物位于“金属氧化物区”中。金属氧化物区包含本发明的金属氧化物；或金属氧化物区可基本上由本发明的金属氧化物组成或者由其组成。
[0154] 本发明的金属氧化物包含例如≥60at％的氧、≥62at％的氧、≥64at％的氧、≥66at％的氧或≥68at％的氧，或者包含约60至约82at％的氧、约63至约77at％的氧、约64至约75at％的氧、约65至约72at％的氧或约66至约70at％的氧。
[0155] 所述金属氧化物包含例如约60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约74、约75、约76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
[0156] 对所述氧化物所述的元素的量基于所述金属氧化物。
[0157] 所述金属氧化物可包含Ni和/或Cr。所述金属氧化物可为Ni/Cr氧化物。Ni/Cr合金难以氧化，因此Ni/Cr氧化物的形成是不寻常的。例如，所述金属氧化物为包含约64至约
71at％的氧、约3至约8at％的Cr和约16至约21at％的Ni的Ni/Cr氧化物。Ni/Cr氧化物可包
括Ni(Cr)OOH和/或Ni(Cr)(OH)2。
71at％的氧、约3至约8at％的Cr和约16至约21at％的Ni的Ni/Cr氧化物。Ni/Cr氧化物可包
括Ni(Cr)OOH和/或Ni(Cr)(OH)2。
[0159] 所述金属氧化物包含例如≥2at％的Cr、≥3at％的Cr、≥4at％的Cr或≥5at％的Cr，或者包含约2至约8at％的Cr、约3至约8at％的Cr或约4至约7at％的Cr。所述金属氧化物包含例如约2at％，约3、约4、约5、约6、约7或约8at％的Cr。
[0160] 所述金属氧化物包含例如≥16at％的Ni、≥17at％的Ni、≥18at％的Ni或≥19at％的Ni，或者包含约16至约23at％的Ni、约17至约22at％的Ni或约18至约21at％的Ni。
所述金属氧化物包含例如约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约23at％的Ni。
所述金属氧化物包含例如约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约23at％的Ni。
[0161] 所述金属氧化物可包含一种或多种选自B、Al、Si、Sn和过渡金属的元素，例如一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素。这些一种或多种元素可以以总计约1至约17at％、约2至约14at％、约3至约12at％、约3至约10at％或约4至约9at％存在于所述氧化物中。
[0162] 所述金属氧化物可位于与金属区域相邻的边界区域中，所述边界区域可包括至少一个通道。例如，边界区域将金属区域分隔。例如，边界区域具有长度和平均宽度，并且包括至少一个沿边界区域的纵向(沿长度)延伸的通道。所述通道可具有约4至约40nm、约5至约
35nm、约7至约30nm或约8至约25nm的平均宽度。因此，边界区域也称为“金属氧化物边界区域”。
35nm、约7至约30nm或约8至约25nm的平均宽度。因此，边界区域也称为“金属氧化物边界区域”。
[0163] 通道可提供电解质直接进入本体合金的途径。所述通道未被占据、是开放且非致密的。“金属区域”为本体合金或“本体金属区域”。据信，通道能允许电解质输送至本体金属区域中，由此提供优异的电化学性能。
[0164] 边界区域可包括与金属区域相邻的过渡区，所述过渡区可沿边界区域的长度延伸。过渡氧化物区具有例如约4至约30nm、约5至约25nm、约7至约20nm或约8至约17nm的平均宽度。
[0165] 所述过渡氧化物位于过渡氧化物区中。所述过渡氧化物是与本发明的高度氧化的金属氧化物具有类似组成的金属氧化物，但氧化程度稍低。例如，所述过渡氧化物包含基于该过渡氧化物<60at％的氧或<55at％的氧。
[0166] 边界区域可包括金属氧化物区，其可沿边界区域的长度延伸，并且例如具有约5至约500nm、约6至约400nm、约7至约300nm、约8至约200nm或约8至约100nm的平均宽度。
[0167] 例如，边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、第一金属氧化物区、通道、第二金属氧化物区和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界区域的长度延伸。
[0168] 术语“沿长度延伸”意味着与之对齐。边界区域例如为窄的直线和/或弯曲“路径”结构，包括选自过渡氧化物区、金属氧化物区和通道的结构。例如，过渡氧化物区、金属氧化物区和通道各自与边界区域对齐且彼此对齐；换言之，它们沿路径彼此平行。
[0169] 边界区域与金属区域相邻和/或将金属区域分隔。金属区域为本体金属合金。
[0170] 边界区域可为纳米级的，例如边界区域可具有约12至约1100nm、约17至约1000nm、约20至约1000nm、约20至约900nm、约20至约800nm、约20至约700nm、约17至约600nm、约20至约500nm、约25至约400nm、约30至约300nm、约35至约200nm或约40至约100nm的平均宽度。例如，边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍。例如，边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍，并且其中宽度在沿长度方向上是基本均一的。
[0171] 不被理论所束缚，据认为本发明的改性元素和/或方法影响了金属氧化物和边界区域的结构和组成。
[0172] 通常包含本体金属合金区域和表面氧化物区域的本发明合金还有利地包含处于本体区域中和/或贯穿本体区域的开放通道。通道可互连并形成三维网络。通道可与本发明的金属氧化物区和/或过渡氧化物区对齐。通道可延伸通过表面氧化物区域。电解质可“流过”开放通道，从而获得更多的进入本体合金的路径。另一种描述包含通道的本发明合金的方式是它们具有比现有合金要大得多的表面积，其中开放通道构成合金的表面。
[0173] 该“表面氧化物”为常规金属氧化物/氢氧化物。除本发明的高度氧化的金属氧化物之外，本发明的合金可包含或可不包含常规的表面氧化物。
[0174] 例如，本发明合金可具有≥3.0m2/g、≥3.2m2/g、≥3.4m2/g、≥3.6m2/g、≥3.8m2/g、≥4.0m2/g、≥4.2m2/g、≥4.4m2/g、≥4.6m2/g或≥4.8m2/g的BET(Brunauer-Emmett-Teller)表面积。BET表面积通过液氮浸渍BET法测定。
[0175] 本发明的合金具有功能上的高表面积。该高表面积无法通过常规BET测量完全检测到，因为窄的通道对于液氮渗透来说太长。功能表面积可借助电容测得。因此，工作实施例的合金5具有比合金0高得多的表面积。
[0176] 窄边界区域中的高度氧化的Ni/Cr氧化物是高度取向的，且例如为结晶的。本发明的合金还可包含较大(宽)的边界区域，该边界区域包含随机取向的非常致密的金属氧化
物，所述金属氧化物的Cr和Ni含量也可以是高的。因此，本发明的合金可包含含结晶Ni/Cr金属氧化物的窄边界区域和含随机Ni/Cr金属氧化物的宽边界区域。
物，所述金属氧化物的Cr和Ni含量也可以是高的。因此，本发明的合金可包含含结晶Ni/Cr金属氧化物的窄边界区域和含随机Ni/Cr金属氧化物的宽边界区域。
[0177] 本发明的合金能可逆地吸收和解吸氢。
[0178] 本发明的另一目的为一种金属氢化物电池，其包括至少一个能可逆地充入和释放氢的阳极，至少一个能可逆地氧化的阴极、具有位于其中的所述阳极和阴极的壳体、将阴极和阳极分隔的隔片，以及与阳极和阴极二者接触的电解质，其中阳极包含本发明的储氢合
金。
金。
[0179] 本发明的电池能在一种极性下充入大量的氢，并且在相反的极性下释放出所需量的氢。
[0180] 本发明的主题还为一种碱性燃料电池，其包括至少一个氢电极、至少一个氧电极和至少一种气体扩散材料，其中氢电极包含本发明的储氢合金。
[0181] 本发明的主题还为一种金属氢化物空气电池，其包括至少一个空气可透过的阴极、至少一个阳极、至少一个空气入口以及与阳极和阴极二者接触的电解质，其中阳极包含本发明的储氢合金。
[0182] 本文所述的美国专利申请、公开的美国专利申请和美国专利通过引用并入本文。
[0183] 涉及实施方案的要素的术语“a”可意指“一”或“一或多”。
[0184] 术语“约”是指可例如由于典型的测量和处理程序，由于这些程序中的非有意的错误，由于制备、来源或所用成分的纯度的差异，由于所用方法的差异等产生的偏差。术语“约”还涵盖由于特定初始混合物导致的组合物的不同平衡条件而不同的量。无论是否由术语“约”修饰，实施方案包括所述量的等同量。
[0185] 此处，所有数值都由术语“约”修饰，无论是否明确指出。术语“约”通常是指本领域技术人员认为等同于所述值(即，具有相同的功能和/或结果)的数值范围。在许多情况下，术语“约”可包括四舍五入到最接近的有效数字的数。
[0186] 由术语“约”修饰的值当然包括该具体值。例如，“约5.0”必须包括5.0。
[0187] 下文为本发明的一些实施方案。
[0188] E1.一种储氢合金，例如具有改善的低温电化学性能的储氢合金，其包含金属氧化物，所述金属氧化物包含基于该金属氧化物为≥60at％的氧；例如，其中所述合金显示出的在-40℃的电荷转移电阻(R)为不含所述氧化物的合金的在-40℃的电荷转移电阻(R)的≤
50％；例如其中所述合金显示出的在-40℃的电荷转移电阻≤不含所述氧化物的合金的在-
40℃的电荷转移电阻的≤60％、≤40％、≤30％、≤20％或≤10％。
50％；例如其中所述合金显示出的在-40℃的电荷转移电阻≤不含所述氧化物的合金的在-
40℃的电荷转移电阻的≤60％、≤40％、≤30％、≤20％或≤10％。
[0189] E2.根据第一实施方案的合金，其中所述金属氧化物包含≥62at％的氧、≥64at％的氧、≥66at％的氧或≥68at％的氧；或者包含约60至约82at％的氧、约63至约77at％的
氧、约64至约75at％的氧、约65至约72at％的氧或约66至约70％的氧；或者包含约60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约74、约75、约
76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
氧、约64至约75at％的氧、约65至约72at％的氧或约66至约70％的氧；或者包含约60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约74、约75、约
76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
[0190] E3.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥2at％的Cr、≥3at％的Cr、≥4at％的Cr或≥5at％的Cr；或者包含约2至约8at％的Cr、约3至约8at％的Cr或约4至约7at％的Cr；或者约2at％，约3、约4、约5、约6、约7或约8at％的Cr，基于该金属氧化物。
[0191] E4.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约2至约8at％的Cr，基于该金属氧化物。
[0192] E5.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥16at％的Ni、≥17at％的Ni、≥18at％的Ni或≥19at％的Ni；或者包含约16至约23at％的Ni、约17至约
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0193] E6.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约16至约23at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0194] E7.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约64至约71at％的氧、约3至约8at％的Cr和约16至约21at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0195] E8.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含一种或多种选自B、Al、Si、Sn和过渡金属的元素。
[0196] E9.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素。
[0197] E10.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含基于该金属氧化物总计约1至约17at％、约2至约14at％、约3至约12at％、约3至约10at％或约4至约9at％的一种或多种选自B、Si、Sn、Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素。
[0198] E11.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物位于与金属区域相邻的边界区域中或者位于将金属区域分隔的边界区域中。
[0199] E12.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括至少一个在边界区域中纵向延伸的通道。
[0200] E13.根据实施方案11或12的合金，其中边界区域包括至少一个平均宽度为约4至约40nm、约5至约35nm、约7至约30nm或约8至约25nm的通道。
[0201] E14.根据实施方案11-13中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡区在边界区域中纵向延伸。
[0202] E15.根据实施方案11-14中任一项的合金，其中边界区域包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡氧化物区的平均宽度为约4至约30nm、约5至约25nm、约7至约20nm或约8至约17nm。
[0203] E16.根据实施方案11-15中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括在边界区域中纵向延伸的金属氧化物区。
[0204] E17.根据实施方案11-16中任一项的合金，其中边界区域包括平均宽度为约5至约500nm、约6至约400nm、约7至约300nm、约8至约200nm或约8至约100nm的金属氧化物区。
[0205] E18.根据实施方案11-17中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，各自与其他区对
齐。
齐。
[0206] E19.根据实施方案11-18中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
[0207] E20.根据实施方案11-19中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
[0208] E21.根据实施方案11-20中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍；或者边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍，并且其中宽度在沿长度方向上是基本均一的。
[0209] E22.根据实施方案11-21中任一项的合金，其中边界区域具有约12至约1100nm、约17至约1000nm、约20至约1000nm、约20至约900nm、约20至约800nm、约20至约700nm、约17至约600nm、约20至约500nm、约25至约400nm、约30至约300nm、约35至约200nm或约40至约
100nm的平均宽度。
100nm的平均宽度。
[0210] E23.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含约0.1至约10.0at％的一种或多种稀土元素，约0.7至约8.0at％、约1.0至约7.0at％、约1.5至约6.0at％或约2.0至约
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
[0211] E24.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和至少一个次级相。
[0212] E25.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，所述次级相包含一种或多种稀土元素。
[0213] E26.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含Ni。
[0214] E27.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0215] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0216] ii)一种或多种选自V、Cr、Mn、Ni、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素；或者
[0217] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0218] ii)Ni，Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其他过渡金属和稀土元素的元素；或者[0219] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0220] ii)Ni、Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素；
[0221] 例如其中ii):i)的原子比为约2.02至约2.45。例如，ii):i)的原子比为约2.04至约2.40、约2.10至约2.38、约2.20至约2.36或约2.20至约2.36。
[0222] E28.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相。
[0223] E29.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0224] C14或C15主Laves相或者C14和C15主Laves相，
[0225] >0.5重量％的含La和Ni的电化学活性储氢次级相，和
[0226] 约0.3至约15重量％的含Ti和Ni的催化次级相。
[0227] E30.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0228] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0229] Ti、Zr、Ni、Mn、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0230] Ti、Cr、V、Ni和一种或多种稀土元素；或者
[0231] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn和其他过渡金属的元素；或者[0232] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素以及一种或多种选自Mn、Sn、Al、Cu、Mo、W、Fe、Si和Co的元素；或者
[0233] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素以及一种或多种选自Mn和Al的元素；或者[0234] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和一种或多种稀土元素；或者
[0235] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和La。
[0236] E31.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0237] 约0.1至约60％的Ti、约0.1至约40％的Zr、0
[0238] 约5至约15％的Ti、约18至约29％的Zr、约3.0至约13％的V、约1至约10％的Cr、约6至约18％的Mn、约29至约41％的Ni、约0.1至约0.7％的Al、约2至约11％的Co和约0.7至约8％的一种或多种稀土元素；或者
[0239] 约11至约13％的Ti、约21至约23％的Zr、约9至约11％的V、约6至约9％的Cr、约6至约9％的Mn、约31至约34％的Ni、约0.3至约0.6％的Al、约2至约8％的Co和约1至约7％的一种或多种稀土元素，
[0240] 其中百分比为原子％且总共等于100％。
[0241] E32.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物为Ni和/或Cr金属氧化物，例如Ni/Cr氧化物。
[0242] E33.根据前述实施方案中任一项的合金，其在第3次循环中显示出约93％、约94％、约95％、约96％或约97％的高倍率放电性能；或者在第3次循环中≥93％、≥94％、≥
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0243] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0243] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
[0244] 显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)为约5至约20、约7至约18、约9至约16、约10至约15或约11至约15Ω.g；和/或
[0245] 显示出所述一个或多个主相的在-40℃的表面催化能力为约1至约5、约1至约4、约1至约3或约1.5至约2.5秒，或≤4，≤3或≤2秒。
[0246] 以下为另一组实施方案。
[0247] E1.一种储氢合金，例如具有改善的低温电化学性能的储氢合金，其包含与金属氧化物边界区域相邻的本体金属区域，例如包括由金属氧化物边界区域分隔的本体金属区
域，所述边界区域包含至少一个通道；例如，其中通道能允许电解质输送至本体金属区域
中。
域，所述边界区域包含至少一个通道；例如，其中通道能允许电解质输送至本体金属区域
中。
[0248] E2.根据实施方案1的储氢合金，其中边界区域包含金属氧化物，例如Ni和/或Cr金属氧化物，例如Ni/Cr金属氧化物。
[0249] E3.根据实施方案2的合金，其包含≥60at％的氧、≥62at％的氧、≥64at％的氧、≥66at％的氧或≥68at％的氧；或者包含约60至约82at％的氧、约63至约77at％的氧、约64至约75at％的氧、约65至约72at％的氧或约66至约70％的氧；或者包含约60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约74、约75、约76、约
77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于所述金属氧化物。
77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于所述金属氧化物。
[0250] E4.根据实施方案2或3的合金，其中所述金属氧化物包含≥2at％的Cr、≥3at％的Cr、≥4at％的Cr或≥5at％的Cr；或者包含约2至约8at％的Cr、约3至约8at％的Cr或约4至约7at％的Cr；或者约2at％，约3、约4、约5、约6、约7或约8at％的Cr，基于该金属氧化物。
[0251] E5.根据实施方案2-4中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥16at％的Ni、≥17at％的Ni、≥18at％的Ni或≥19at％的Ni；或者包含约16至约23at％的Ni、约17至约
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0252] E6.根据实施方案2-5中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约64至约71at％的氧、约3至约8at％的Cr和约16至约21at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0253] E7.根据实施方案2-6中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含氧、Ni、Cr和一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素，基于该金属氧化物。
[0254] E8.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括至少一个沿边界区域的长度延伸的通道。
[0255] E9.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域包括至少一个平均宽度为约4至约40nm、约5至约35nm、约7至约30nm或约8至约25nm的通道。
[0256] E10.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且进一步包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡区沿边界区域的长度延伸。
[0257] E11.根据实施方案10的合金，其中过渡氧化物区具有约4至约30nm、约5至约25nm、约7至约20nm或约8至约17nm的平均宽度。
[0258] E12.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括沿边界区域的长度延伸的金属氧化物区。
[0259] E13.根据实施方案12的合金，其中金属氧化物区的平均宽度为约5至约500nm、约6至约400nm、约7至约300nm、约8至约200或约8至约100nm。
[0260] E14.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界
区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物
区，各自与其他区对齐。
区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物
区，各自与其他区对齐。
[0261] E15.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界区域的长
度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
[0262] E16.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
[0263] E17.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍；或者边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍，并且其中宽度在沿长度方向上是基本均一的。
[0264] E18.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域的平均宽度为约12至约1100nm、约17至约1000nm、约20至约1000nm、约20至约900nm、约20至约800nm、约20至约
700nm、约17至约600nm、约20至约500nm、约25至约400nm、约30至约300nm，约35至约200nm或约40至约100nm。
700nm、约17至约600nm、约20至约500nm、约25至约400nm、约30至约300nm，约35至约200nm或约40至约100nm。
[0265] E19.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含约0.1至约10.0at％的一种或多种稀土元素，约0.7至约8.0at％、约1.0至约7.0at％、约1.5至约6.0at％或约2.0至约
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
[0266] E20.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和至少一个次级相。
[0267] E21.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，所述次级相包含一种或多种稀土元素。
[0268] E22.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含Ni。
[0269] E23.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含La和Ni。
[0270] E24.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0271] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0272] ii)一种或多种选自V、Cr、Mn、Ni、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素；或者
[0273] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0274] ii)Ni，Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其他过渡金属和稀土元素的元素；或者[0275] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0276] ii)Ni，Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素，[0277] 例如其中ii):i)的原子比为约2.02至约2.45。例如，ii):i)的原子比为约2.04至约2.40、约2.10至约2.38、约2.20至约2.36或约2.20至约2.36。
[0278] E25.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相。
[0279] E26.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0280] C14或C15主Laves相或者C14和C15主Laves相，
[0281] >0.5重量％的含La和Ni的电化学活性储氢次级相，和
[0282] 约0.3至约15重量％的含Ti和Ni的催化次级相。
[0283] E27.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0284] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0285] Ti、Zr、Ni、Mn、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0286] Ti、Cr、V、Ni和一种或多种稀土元素；或者
[0287] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn和其他过渡金属的元素；或者[0288] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn、Sn、Al、Cu、Mo、W、Fe、Si和Co的元素；或者
[0289] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn和Al的元素；或者
[0290] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和一种或多种稀土元素；或者
[0291] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和La。
[0292] E28.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0293] 约0.1至约60％的Ti、约0.1至约40％的Zr、0
[0294] 约5至约15％的Ti、约18至约29％的Zr、约3.0至约13％的V、约1至约10％的Cr、约6至约18％的Mn、约29至约41％的Ni、约0.1至约0.7％的Al、约2至约11％的Co和约0.7至约8％的一种或多种稀土元素；或者
[0295] 约11至约13％的Ti、约21至约23％的Zr、约9至约11％的V、约6至约9％的Cr、约6至约9％的Mn、约31至约34％的Ni、约0.3至约0.6％的Al、约2至约8％的Co和约1至约7％的一种或多种稀土元素，
[0296] 其中百分比为原子％且总共等于100％。
[0297] E29.根据前述实施方案中任一项的合金，其在第3次循环中显示出约93％、约94％、约95％、约96％或约97％的高倍率放电性能；或者在第3次循环中≥93％、≥94％、≥
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电-1 -1
流密度充电10小时，然后以50mA g 的电流密度放电，然后在12和4mA g 实施两次；和/或
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电-1 -1
流密度充电10小时，然后以50mA g 的电流密度放电，然后在12和4mA g 实施两次；和/或
[0298] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
5或约3至约4Ω·G；和/或
[0299] 显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)为约5至约20、约7至约18、约9至约16、约10至约15或约11至约15Ω.g；和/或
[0300] 显示出所述一个或多个主相的在-40℃的表面催化能力为约1至约5、约1至约4、约1至约3或约1.5至约2.5秒，或≤4，≤3或≤2秒。
[0301] 以下为另一组实施方案。
[0302] E1.一种储氢合金，例如具有改善的低温性能的储氢合金，其包含与边界区域相邻的金属区域，例如包括由边界区域分隔的金属区域，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中平均宽度为约12至约1100nm、约17至约1000nm、约20至约1000nm、约20至约900nm、约20至约800nm、约20至约700nm、约17至约600nm、约20至约500nm、约25至约400nm、约30至约
300nm、约35至约200nm或约40至约100nm。
300nm、约35至约200nm或约40至约100nm。
[0303] E2.根据实施方案1的储氢合金，其中边界区域包含金属氧化物，例如Ni和/或Cr金属氧化物，例如Ni/Cr金属氧化物。
[0304] E3.根据实施方案2的合金，其中所述金属氧化物包含≥60at％的氧、≥62at％的氧、≥64at％的氧、≥66at％的氧或≥68at％的氧；或者包含约60至约82at％的氧、约63至约77at％的氧、约64至约75at％的氧、约65至约72at％的氧或约66至约70％的氧；或者包含约60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约
74、约75、约76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
74、约75、约76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
[0305] E4.根据实施方案2或3的合金，其中所述金属氧化物包含≥2at％的Cr、≥3at％的Cr、≥4at％的Cr或≥5at％的Cr；或者包含约2至约8at％的Cr、约3至约8at％的Cr或约4至约7at％的Cr；或者约2at％，约3、约4、约5、约6、约7或约8at％的Cr，基于该金属氧化物。
[0306] E5.根据实施方案2-4中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥16at％的Ni、≥17at％的Ni、≥18at％的Ni或≥19at％的Ni；或者包含约16至约23at％的Ni、约17至约
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0307] E6.根据实施方案2-5中任一项的合金，其中所述Ni/Cr氧化物包含约64至约71at％的氧、约3至约8at％的Cr和约16至约21at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0308] E7.根据实施方案2-6中任一项的合金，其中Ni/Cr氧化物包含氧、Ni，Cr和一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素。
[0309] E8.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括至少一个沿边界区域的长度延伸的通道；其中所述通道可能够允许电解质输送至本体
金属区域中。
金属区域中。
[0310] E9.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域包括至少一个平均宽度为约4至约40nm、约5至约35nm、约7至约30nm或约8至约25nm的通道。
[0311] E10.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域包括与金属区域相邻的过渡氧化物区。
[0312] E11.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡区沿边界区域的长度延伸。
[0313] E12.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡氧化物区的平均宽度为约4至约30nm、约5至约25nm、约7至约20nm或约8至约17nm。
[0314] E13.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域包括金属氧化物区。
[0315] E14.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括沿边界区域的长度延伸的金属氧化物区。
[0316] E15.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域包括平均宽度为约5至约500nm、约6至约400nm、约7至约300nm、约8至约200nm或约8至约100nm的金属氧化物区。
[0317] E16.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界
区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物
区，其中各自与其他区对齐。
区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物
区，其中各自与其他区对齐。
[0318] E17.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，它们各自沿边界区域的长
度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
[0319] E18.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自沿边界区域的长度延伸；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐。
[0320] E19.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，其长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍；或者边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍，并且其中宽度在沿长度方向上是基本均一的。
[0321] E20.根据前述实施方案中任一项的合金，其中边界区域具有约20至约500nm的平均宽度。
[0322] E21.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含约0.1至约10.0at％的一种或多种稀土元素，约0.7至约8.0at％、约1.0至约7.0at％、约1.5至约6.0at％或约2.0至约
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
[0323] E22.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和至少一个次级相。
[0324] E23.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，所述次级相包含一种或多种稀土元素。
[0325] E24.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含Ni。
[0326] E25.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含La和Ni。
[0327] E26.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0328] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0329] ii)一种或多种选自V、Cr、Mn、Ni、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素；或者
[0330] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0331] ii)Ni，Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其他过渡金属和稀土元素的元素；或者[0332] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0333] ii)Ni，Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素，[0334] 例如其中ii):i)的原子比为约2.02至约2.45。例如，ii):i)的原子比为约2.04至约2.40、约2.10至约2.38、约2.20至约2.36或约2.20至约2.36。
[0335] E27.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相。
[0336] E28.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0337] C14或C15主Laves相或者C14和C15主Laves相，
[0338] >0.5重量％的含La和Ni的电化学活性储氢次级相，和
[0339] 约0.3至约15重量％的含Ti和Ni的催化次级相。
[0340] E29.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0341] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0342] Ti、Zr、Ni、Mn、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0343] Ti、Cr、V、Ni和一种或多种稀土元素；或者
[0344] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn和其他过渡金属的元素；或者[0345] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn、Sn、Al、Cu、Mo、W、Fe、Si和Co的元素；或者
[0346] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn和Al的元素；或者
[0347] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和一种或多种稀土元素；或者
[0348] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和La。
[0349] E30.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0350] 约0.1至约60％的Ti、约0.1至约40％的Zr、0
[0351] 约5至约15％的Ti、约18至约29％的Zr、约3.0至约13％的V、约1至约10％的Cr、约6至约18％的Mn、约29至约41％的Ni、约0.1至约0.7％的Al、约2至约11％的Co和约0.7至约8％的一种或多种稀土元素；或者
[0352] 约11至约13％的Ti、约21至约23％的Zr、约9至约11％的V、约6至约9％的Cr、约6至约9％的Mn、约31至约34％的Ni、约0.3至约0.6％的Al、约2至约8％的Co和约1至约7％的一种或多种稀土元素，
[0353] 其中百分比为原子％且总共等于100％。
[0354] E31.根据前述实施方案中任一项的合金，其在第3次循环中显示出约93％、约94％、约95％、约96％或约97％的高倍率放电性能；或者在第3次循环中≥93％、≥94％、≥
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
-1
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g 的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0355] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
-1
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g 的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0355] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
[0356] 显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)为约5至约20、约7至约18、约9至约16、约10至约15或约11至约15Ω.g；和/或
[0357] 显示出所述一个或多个主相的在-40℃的表面催化能力为约1至约5、约1至约4、约1至约3或约1.5至约2.5秒，或≤4，≤3或≤2秒。
[0358] 以下为另一组实施方案。
[0359] E1.一种储氢合金，例如具有改善的低温性能的储氢合金，其包含一个或多个本体金属区域以及包含金属氧化物的金属氧化物区，所述氧化物区与至少一个通道对齐；其中
所述通道可能够允许电解质输送至本体区域中。
所述通道可能够允许电解质输送至本体区域中。
[0360] E2.根据实施方案1的储氢合金，其中所述金属氧化物为Ni和/或Cr金属氧化物，例如Ni/Cr金属氧化物。
[0361] E3.根据实施方案1或2的合金，其中所述金属氧化物包含≥60at％的氧、≥62at％的氧、≥64at％的氧、≥66at％的氧或≥68at％的氧；或者包含约60至约82at％的氧、约63至约77at％的氧、约64至约75at％的氧、约65至约72at％的氧或约66至约70％的氧；或者包含约60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约74、约75、约76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
[0362] E4.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约60至约82at％的氧，基于该金属氧化物。
[0363] E5.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥2at％的Cr、≥3at％的Cr、≥4at％的Cr或≥5at％的Cr；或者包含约2至约8at％的Cr、约3至约8at％的Cr或约4至约7at％的Cr；或约2at％，约3、约4、约5、约6、约7或约8at％的Cr，基于该金属氧化物。
[0364] E6.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥16at％的Ni、≥17at％的Ni、≥18at％的Ni或≥19at％的Ni；或者包含约16至约23at％的Ni、约17至约
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0365] E7.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约64至约71at％的氧、约3至约8at％的Cr和约16至约21at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0366] E8.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含氧、Ni、Cr和一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素，例如其中所述一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素总计以约1至约17at％、约2至约14at％、约3至约12at％、约3至约10at％或约4至约9at％存在于所述氧化物中，基于该金属氧化物。
[0367] E9.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述通道具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍。
[0368] E10.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述至少一个通道具有约4至约40nm、约5至约35nm、约7至约30nm或约8至约25nm的平均宽度。
[0369] E11.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述通道与过渡氧化物区相邻，过渡氧化物区与金属区域相邻，所述过渡氧化物区的平均宽度为约4至约30nm、约5至约25nm、约7至约20nm或约8至约17nm。
[0370] E12.根据前述实施方案中任一项的合金，其中金属氧化物区的平均宽度为约5至约500nm、约6至约400nm、约7至约300nm、约8约200nm或约8至约100nm。
[0371] E13.根据前述实施方案中任一项的合金，其包括过渡氧化物区，所述过渡区与金属氧化物区对齐。
[0372] E14.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含约0.1至约10.0at％的一种或多种稀土元素，约0.7至约8.0at％、约1.0至约7.0at％、约1.5至约6.0at％或约2.0至约
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5，约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
5.5at％的一种或多种稀土元素；或约1.5，约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
[0373] E15.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和至少一个次级相。
[0374] E16.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，所述次级相包含一种或多种稀土元素。
[0375] E17.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含Ni。
[0376] E18.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含La和Ni。
[0377] E19.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0378] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0379] ii)一种或多种选自V、Cr、Mn、Ni、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素；或者
[0380] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0381] ii)Ni，Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其他过渡金属和稀土元素的元素；或者[0382] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0383] ii)Ni，Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素，[0384] 例如其中ii):i)的原子比为约2.02至约2.45。例如，ii):i)的原子比为约2.04至约2.40、约2.10至约2.38、约2.20至约2.36或约2.20至约2.36。
[0385] E20.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相。
[0386] E21.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0387] C14或C15主Laves相或者C14和C15主Laves相，
[0388] >0.5重量％的含La和Ni的电化学活性储氢次级相，和
[0389] 约0.3至约15重量％的含Ti和Ni的催化次级相。
[0390] E22.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0391] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0392] Ti、Zr、Ni、Mn、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0393] Ti、Cr、V、Ni和一种或多种稀土元素；或者
[0394] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn和其他过渡金属的元素；或者[0395] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn、Sn、Al、Cu、Mo、W、Fe、Si和Co的元素；或者
[0396] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn和Al的元素；或者
[0397] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和一种或多种稀土元素；或者
[0398] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和La。
[0399] E23.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0400] 约0.1至约60％的Ti、约0.1至约40％的Zr、0
[0401] 约5至约15％的Ti、约18至约29％的Zr、约3.0至约13％的V、约1至约10％的Cr、约6至约18％的Mn、约29至约41％的Ni、约0.1至约0.7％的Al、约2至约11％的Co和约0.7至约8％的一种或多种稀土元素；或者
[0402] 约11至约13％的Ti、约21至约23％的Zr、约9至约11％的V、约6至约9％的Cr、约6至约9％的Mn、约31至约34％的Ni、约0.3至约0.6％的Al、约2至约8％的Co和约1至约7％的一种或多种稀土元素，
[0403] 其中百分比为原子％且总共等于100％。
[0404] E24.根据前述实施方案中任一项的合金，其在第3次循环中显示出约93％、约94％、约95％、约96％或约97％的高倍率放电性能；或者在第3次循环中≥93％、≥94％、≥
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0405] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0405] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
[0406] 显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)为约5至约20、约7至约18、约9至约16、约10至约15或约11至约15Ω.g；和/或
[0407] 显示出所述一个或多个主相的在-40℃的表面催化能力为约1至约5、约1至约4、约1至约3或约1.5至约2.5秒，或≤4，≤3或≤2秒。
[0408] 以下为本发明的另外一些实施方案。
[0409] E1.一种储氢合金，例如具有改善的低温电化学性能的储氢合金，其包含Ni和/或Cr金属氧化物，例如Ni/Cr金属氧化物；例如包含含Ni和Cr的Ni/Cr金属氧化物，其中各自以比其他各金属(任何其他金属或准金属)更高的原子百分比存在。
[0410] E2.根据实施方案1的合金，其中所述金属氧化物包含≥60at％的氧、≥62at％的氧、≥64at％的氧、≥66at％的氧或≥68at％的氧；或者包含约60至约82at％的氧、约63至约77at％的氧、约64至约75at％的氧、约65至约72at％的氧或约66至约70％的氧；或包含约
60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约74、约75、约76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
60at％，约61、约62、约63、约64、约65、约66、约67、约68、约69、约70、约71、约72、约73、约74、约75、约76、约77、约78、约79、约80、约81或约82at％的氧，基于该金属氧化物。
[0411] E3.根据实施方案1或2的合金，其中所述金属氧化物包含约60至约82at％的氧，基于该金属氧化物。
[0412] E4.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥2at％的Cr、≥3at％的Cr、≥4at％的Cr或≥5at％的Cr；或者包含约2至约8at％的Cr、约3至约8at％的Cr或约4至约7at％的Cr；或者约2at％，约3、约4、约5、约6、约7或约8at％的Cr，基于该金属氧化物。
[0413] E5.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约2至约8at％的Cr，基于该金属氧化物。
[0414] E6.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含≥16at％的Ni、≥17at％的Ni、≥18at％的Ni或≥19at％的Ni；或者包含约16至约23at％的Ni、约17至约
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
22at％的Ni或约18至约21at％的Ni；或者约16at％，约17、约18、约19、约20、约21、约22或约
23at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0415] E7.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约16至约23at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0416] E8.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含约64至约71at％的氧、约3至约8at％的Cr和约16至约21at％的Ni，基于该金属氧化物。
[0417] E9.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含一种或多种选自B、Al、Si、Sn和过渡金属的元素。
[0418] E10.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含一种或多种选自Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素。
[0419] E11.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物包含总计约1至约17at％、约2至约14at％、约3至约12at％、约3至约10at％或约4至约9at％的一种或多种选自B、Si、Sn、Al、Ti、V、Mn、Co和Zr的元素。
[0420] E12.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物位于与金属区域相邻的边界区域中，例如位于分隔金属区域的边界区域中；例如所述金属氧化物位于金属氧
化物区中，而所述金属氧化物区位于边界区域中。
化物区中，而所述金属氧化物区位于边界区域中。
[0421] E13.根据实施方案12的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括至少一个在边界区域中纵向延伸的通道。
[0422] E14.根据实施方案12或13的合金，其中边界区域包括至少一个平均宽度为约4至约40nm、约5至约35nm、约7至约30nm或约8至约25nm的通道。
[0423] E15.根据实施方案12-14中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡区在边界区域中纵向延伸。
[0424] E16.根据实施方案12-15中任一项的合金，其中边界区域包括与金属区域相邻的过渡氧化物区，所述过渡氧化物区的平均宽度为约4至约30nm、约5至约25nm、约7至约20nm或约8至约17nm。
[0425] E17.根据实施方案12-16中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括在边界区域中纵向延伸的金属氧化物区。
[0426] E18.根据实施方案12-17中任一项的合金，其中边界区域包括平均宽度为约5至约500nm、约6至约400nm、约7至约300nm、约8至约200nm或约8至约100nm的金属氧化物区。
[0427] E19.根据实施方案12-18中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，各自与其他区对
齐；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，各自沿边界区域的长度延伸。
齐；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区和第二过渡氧化物区，各自沿边界区域的长度延伸。
[0428] E20.根据实施方案12-19中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他区对齐；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自沿边界区域的长度延伸。
[0429] E21.根据实施方案12-20中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，并且包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自与其他对齐；或者包括跨宽度的第一过渡氧化物区、金属氧化物区、通道和第二过渡氧化物区，各自沿边界区域的长度延伸。
[0430] E22.根据实施方案12-21中任一项的合金，其中边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍；或者边界区域具有长度和平均宽度，其中长度为平均宽度的≥4倍、≥8倍、≥12倍、≥16倍、≥20倍或≥24倍，并且其中宽度在沿长度方向上是基本均一的。
[0431] E23.根据实施方案12-22中任一项的合金，其中边界区域的平均宽度为约12至约1100nm、约17至约1000nm、约20至约1000nm、约20至约900nm、约20至约800nm、约20至约
700nm、约17至约600nm、约20至约500nm、约25至约400nm、约30至约300nm、约35至约200nm或约40至约100nm。
700nm、约17至约600nm、约20至约500nm、约25至约400nm、约30至约300nm、约35至约200nm或约40至约100nm。
[0432] E24.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含约0.1至约10.0at％的一种或多种稀土元素，约0.7至约8.0at％、约1.0至约7.0at％、约1.5至约6.0at％或约2.0至约
5.5at％的一种或多种稀土元素；或者约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
5.5at％的一种或多种稀土元素；或者约1.5、约2.0、约2.5、约3.0、约3.5、约4.0、约4.5、约
5.0、约5.5、约6.0、约6.5、约7.0、约7.5或约8.0at％以及介于其间的水平的一种或多种稀土元素。
[0433] E25.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和至少一个次级相。
[0434] E26.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，所述次级相包含一种或多种稀土元素。
[0435] E27.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含至少一个主相和次级相，其中次级相包含Ni。
[0436] E28.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0437] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0438] ii)Ni和/或Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其他过渡金属和稀土元素的元素；或者
[0439] i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和
[0440] ii)Ni和/或Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素，
[0441] 例如其中ii):i)的原子比为约2.02至约2.45。例如，ii):i)的原子比为约2.04至约2.40、约2.10至约2.38、约2.20至约2.36或约2.20至约2.36。
[0442] E29.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含C14或C15主Laves相或者包含C14和C15主Laves相。
[0443] E30.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0444] C14或C15主Laves相或者C14和C15主Laves相，
[0445] >0.5重量％的含La和Ni的电化学活性储氢次级相，和
[0446] 约0.3至约15重量％的含Ti和Ni的催化次级相。
[0447] E31.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0448] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0449] Ti、Zr、Ni、Mn、Cr和一种或多种稀土元素；或者
[0450] Ti、Cr、V、Ni和一种或多种稀土元素；或者
[0451] Ti、Zr、V、Ni、Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn和其他过渡金属的元素；或者[0452] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn、Sn、Al、Cu、Mo、W、Fe、Si和Co的元素；或者
[0453] Ti、Zr、V、Ni、Cr，一种或多种稀土元素和一种或多种选自Mn和Al的元素；或者
[0454] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和一种或多种稀土元素；或者
[0455] Ti、Zr、V、Ni、Cr、Mn、Al、Co和La。
[0456] E32.根据前述实施方案中任一项的合金，其包含：
[0457] 约0.1至约60％的Ti、约0.1至约40％的Zr、0
[0458] 约5至约15％的Ti、约18至约29％的Zr、约3.0至约13％的V、约1至约10％的Cr、约6至约18％的Mn、约29至约41％的Ni、约0.1至约0.7％的Al、约2至约11％的Co和约0.7至约8％的一种或多种稀土元素；或者
[0459] 约11至约13％的Ti、约21至约23％的Zr、约9至约11％的V、约6至约9％的Cr、约6至约9％的Mn、约31至约34％的Ni、约0.3至约0.6％的Al、约2至约8％的Co和约1至约7％的一种或多种稀土元素，
[0460] 其中百分比为原子％且总共等于100％。
[0461] E33.根据前述实施方案中任一项的合金，其中所述金属氧化物为Ni和/或Cr金属氧化物，例如Ni/Cr金属氧化物。
[0462] E34.根据前述实施方案中任一项的合金，其在第3次循环中显示出约93％、约94％、约95％、约96％或约97％的高倍率放电性能；或者在第3次循环中≥93％、≥94％、≥
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
-1
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g 的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0463] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
95％、≥96％或≥97％的高倍率放电性能，其定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值，在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极进行测
-1
量，其中在半电池测量之前不实施碱性预处理，并且其中将各样品电极以50mA g 的恒定电流密度充电10小时，然后以50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次；和/或[0463] 对于所述一个或多个主相，显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)≤10、≤9、≤8、≤
7、≤6、≤5或≤4Ω·g，或者约2至约10、约3至约9、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约
5或约3至约4Ω·G；和/或
[0464] 显示出在-40℃的电荷转移电阻(R)为约5至约20、约7至约18、约9至约16、约10至约15或约11至约15Ω.g；和/或
[0465] 显示出所述一个或多个主相的在-40℃的表面催化能力为约1至约5、约1至约4、约1至约3或约1.5至约2.5秒，或≤4，≤3或≤2秒。
[0466] 以下为本发明的另一些实施方案。
[0467] E1.一种金属氢化物电池、固体储氢介质、碱性燃料电池或金属氢化物空气电池，其包含根据前述实施方案中任一项(前述5组实施方案中的任意实施方案)的储氢合金。
[0468] E2.一种金属氢化物电池，其包括至少一个能可逆地充入和释放氢的阳极、至少一个能可逆地氧化的阴极、具有位于其中的所述阳极和阴极的壳体、将阴极和阳极分隔的隔
片以及与阳极和阴极二者接触的电解质，其中阳极包含根据上述5组实施方案中的任意实
施方案的储氢合金。
片以及与阳极和阴极二者接触的电解质，其中阳极包含根据上述5组实施方案中的任意实
施方案的储氢合金。
[0469] E3.一种碱性燃料电池，其包括至少一个氢电极、至少一个氧电极和至少一种气体扩散材料，其中所述氢电极包含根据上述5组实施方案中的任意实施方案的储氢合金。
[0470] E4.一种金属氢化物空气电池，其包括至少一个空气可透过的阴极、至少一个阳极、至少一个空气入口以及与阳极和阴极二者接触的电解质，其中阳极包含根据上述5组实施方案中的任意实施方案的储氢合金。
[0471] E5.根据上述5组实施方案中的任意实施方案的合金在金属氢化物电池、燃料电池或金属氢化物空气电池中的电极中的用途。
[0472] E6.根据上述5组实施方案中的任意实施方案的合金作为储氢介质的用途。
[0474] 图1表示实施例1的合金0的SEM/EDS结果。
[0475] 图2表示实施例1的合金5的SEM/EDS结果。
[0476] 图3是实施例1的合金0的边界区域的暗场透射电子显微镜照片(TEM)。氧化物界面暗，而金属区域亮。
[0477] 图4a和4b是实施例1的本发明合金5的晶粒间界区域的一对亮场/暗场TEM照片。在亮场4a中，氧化物界面是白色的，而金属区域是深色的。
[0478] 图5是实施例1的合金5的单通道边界区域的亮场TEM。氧化物界面亮，而金属区域暗。
[0479] 图6是图5的单通道边界区域的放大TEM。
[0480] 图7包含实施例1的合金0-5的Cole-Cole图，并且显示随着La含量的增加，出现了两个半圆。这表明两个不同的相参与了电化学。
[0481] 图8是用于由Cole-Cole图确定各相的电荷转移电阻(R2和R4)和双层电容(C1和C2)的电路。基础合金0在Cole-Cole图中仅显示出一个半圆，因此对合金0仅计算R4和C2。
[0482] 图9是示意图，其显示了贯穿本体金属合金(金属)的窄边界区域，该区域包括过渡氧化物区(过渡无定形氧化物)、金属氧化物区(氧化物层)和开放通道。氢氧化镍和纳米多
孔氧化物层是常规的金属氧化物。
孔氧化物层是常规的金属氧化物。
[0483] 实施例1 La改性的Ti-Zr-V-Cr-Mn-Ni-Al-Co合金
[0484] 在连续的氩气流下使用非消耗性钨电极和水冷铜托盘进行电弧熔融。在每次运行之前，使一块牺牲钛经历数次熔融/冷却循环以降低体系中的残余氧浓度。将各12克锭再次熔融并翻转数次，以确保化学组成均一。使用Varian LIBERTY 100电感耦合等离子体发射
光谱仪(ICP-OES)检查各样品的化学组成。
光谱仪(ICP-OES)检查各样品的化学组成。
[0485] 设计以下合金，且用ICP检测实际组成。
[0486]
[0487] 合金2-5为本发明的合金。合金0-1为对比合金。
[0488] 除主C14相和C15相之外，用Philips X'PERT PRO X射线衍射仪(XRD)识别出两个额外相。C14、C15、TiNi催化次级相和LaNi储氢次级相的丰度如下(XRD，通过JADE 9软件分析)。所有合金都是C14优势的。丰度以基于所述合金的重量％计。
[0489]
[0490] 使用具有能量色散光谱(EDS)能力的JEOL-JSM6320F扫描电子显微镜(SEM)来研究相分布和相应的组成。尽管包含显著量的Zr，然而根据XRD，TiNi相的晶体结构仍显示出
TiNi(B2)结构。本发明的合金2-5包含含21.6-27.5at％Ti、43.5-45.3at％Ni、13.5-
20.6at％Zr和40.1-42.6at％(Ti+Zr)的TiNi相。
TiNi(B2)结构。本发明的合金2-5包含含21.6-27.5at％Ti、43.5-45.3at％Ni、13.5-
20.6at％Zr和40.1-42.6at％(Ti+Zr)的TiNi相。
[0491] 合金0的SEM/EDS谱示于图1中。以下为指明位置的结果。
[0492]
[0493] 本发明合金5的SEM/EDS谱示于图2中。以下为指明位置的结果。
[0494]
[0495] 透射电子显微镜(TEM)结果表明，在合金0中，仅发现随机Ni/Ti/Zr氧化物，为轻微氧化的。在合金5中，发现了随机Ni/Cr氧化物(大间隙晶粒间界)和对齐的Ni/Cr氧化物(小间隙晶粒间界)，为高度氧化的。使用具有Oxford X-MAX EDS和Gatan QUANTUM SE(963)电
子能量损失光谱仪(EELS)的TECNAI TF-30Super-Twin TEM进行TEM分析。
子能量损失光谱仪(EELS)的TECNAI TF-30Super-Twin TEM进行TEM分析。
[0496] 图3是合金0的边界区域的暗场TEM。由EDS确定的合金0的氧化物组成如下。
[0497]
[0498] 图4a和4b是本发明合金5的晶粒间界区域的一对亮场/暗场TEM照片。可看到分隔金属区域的纳米级边界区域。可看到与金属区域相邻的过渡区。在暗场4b中，金属区域亮，而金属氧化物暗。能量损失谱表明，金属区域和过渡区的镍处于零氧化态(Ni0)，氧化物区域中的镍被氧化(Ni2+/3+)。由EDS确定的合金5的氧化物组成如下。
[0499]
[0500] 图5为本发明合金5的亮场TEM，其显示了金属区域之间的单通道边界区域。边界区域亮，而金属区域暗。纳米级边界区域包含与金属区域相邻的过渡区、Ni/Cr氧化物区和对齐的通道。边界区域的宽度在沿长度方向上基本均一。过渡区、通道和氧化物区沿边界区域的长度延伸。
[0501] 图6为图5的单通道边界区域的放大TEM。
[0502] 低温电化学结果如下。图7在Cole-Cole图中显示，随着La含量的增加而出现两个半圆。这表明两个不同的相参与了电化学。使用图8所示的电路，由Cole-Cole图计算各相的电荷转移电阻(R2和R4)和双层电容(C1和C2)。基础合金0在Cole-Cole图中仅显示单个半
圆，因此对合金0仅计算R4和C2。
圆，因此对合金0仅计算R4和C2。
[0503] R和C值由AC阻抗测量的Cole-Cole图计算。AC阻抗测量用SOLARTRON 1250频率响应分析仪使用振幅为10mV，频率范围为0.1mHz至10kHz的正弦波进行。在测量之前，使用
SOLARTRON 1470Cell Test galvanostat以0.1C的倍率对电极实施一个完整的充电/放电
循环，其中充电至100％SOC，放电至80％SOC，然后冷却至-40℃。
SOLARTRON 1470Cell Test galvanostat以0.1C的倍率对电极实施一个完整的充电/放电
循环，其中充电至100％SOC，放电至80％SOC，然后冷却至-40℃。
[0504]
[0505] 电荷转移电阻R以Ω·g计。双层电容C以法拉/g计。R和C值由在-40℃进行的AC阻抗测量的Cole-Cole图计算。
[0506] 可以看出，La改性的合金2-5相对于对比合金具有大大改善的电荷转移电阻(R2+R4)(较低值是理想的)。
[0507] 高倍率放电性能的结果如下。
[0508]
[0509] 半电池HRD定义为在50mA g-1测得的放电容量与在4mA g-1测得的放电容量的比值。合金的放电容量在富液型电池构造中相对于部分预充电的Ni(OH)2正极测量。在半电池测量之前不进行碱性预处理。将各样品电极以50mA g-1的恒定电流密度充电10小时，然后以
50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次。容量和HRD测量在第3次循环中测量。
50mA g-1的电流密度放电，然后在12和4mA g-1实施两次。容量和HRD测量在第3次循环中测量。
[0510] 合金0的BET(Brunauer-Emmett-Teller)表面积为1.89m2/g。合金5的BET表面积测得为4.92m2/g。BET表面积通过液氮浸渍BET法测定。
[0511] 实施例2 Sc、Y或稀土金属混合物改性的Ti-Zr-V-Cr-Mn-Ni-Al-Co合金
[0512] 重复实施例1，用Sc、Y和稀土金属混合物代替La。
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