[發明專利]一種低溫鎳氫動力電池用貯氫合金

有效

• 申請號: 200810027969.2
• 申請日: 2008-05-08
• 公開（公告）號: CN101320801A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 唐仁衡;王英;肖方明;盧其云;彭能
• 申請（專利權）人: 廣州有色金屬研究院
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/30;C22C19/03
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所
• 代理人: 千知化

技術領域

本發明涉及一種電池用貯氫合金，特別涉及一種低溫電池用貯氫合金。

背景技術

鎳氫電池以其較高的比能量、可快速充放電、無污染和循環壽命長等優點得到了廣泛應用。從二次電池的可靠性、安全性、電池材料的資源與環境問題以及二次電池性能的發展趨勢綜合考慮，鎳氫電池是近期和中期混合電動車用首選動力電池。此外，鎳氫電池也被認為是許多新型便攜式軍事電子設備的可選電源。然而，這些新的應用領域對電池的大電流放電性能和使用溫度范圍提出了更高的要求。在寒冷地區及軍事應用，要求鎳氫電池在-40℃條件下放電。目前，鎳氫電池主要在0～40℃條件下使用，當溫度低于0℃，鎳氫電池大電流放電性能急劇下降，當溫度低于-20℃時，鎳氫電池小電流放電容量下降明顯，當溫度達到-40℃，鎳氫電池已基本放不出電。鎳氫電池的低溫放電性能與正負極材料、隔膜以及電解液都有一定的關系，但主要取決于貯氫合金的低溫放電性能。中國專利200410040649.2和200510123747.7均公開了一種用于低溫(低至-40℃)鎳氫電池的無釹稀土貯氫合金La_1-x-yCe_xPr_y(NiCoMnAl)₅，但未提及貯氫合金的大電流放電性能。

發明內容

本發明提出一種用于低溫動力鎳氫電池的貯氫合金。該貯氫合金不僅可用于在-40℃條件下使用的低溫鎳氫電池，同時在-20℃條件下仍具有良好的大電流放電性能。

本發明的貯氫合金的組成原子比為：La_1-x-y-zCe_xPr_yNd_zNi_aCo_bMn_cAl_dB_e，其中x＝0.45～0.60，y＝0.05～0.07，z＝0.15～0.21，a＝3.50～3.80，b＝0.40～0.65，c＝0.25～0.45，d＝0.10～0.35，e＝0.05～0.15。

所述貯氫合金屬于稀土系AB₅型貯氫合金，A側由富鈰稀土貯氫合金組成，其中含有元素La、Ce、Pr和Nd，B側含有元素Ni、Co、Mn、Al和B。通過添加元素B，在貯氫合金中能生成具有高催化活性的CeCo₄B型第二相，從而提高貯氫合金的大電流放電性能和低溫放電性能。

附圖說明

圖1實施例4貯氫合金XRD圖；

圖2實施例4貯氫合金PCT曲線(45℃)；

圖3比較例貯氫合金PCT曲線(45℃)；

圖4鎳氫電池5C放電曲線。

具體實施方式

根據合金成分比例，其中稀土元素以富鈰稀土合金的形式，元素B以鎳硼合金的形式添加，其他金屬純度在99.5％以上，將配好的原料用真空快淬爐，抽真空至0.05Pa，然后通氬氣保護壓力0.05MPa，熔煉并甩成0.05～0.1mm的貯氫合金片，合金片在900℃條件下熱處理4小時，冷卻后，經機械球磨制粉，過篩，得到粒度小于0.075mm的貯氫合金粉。

按照上述貯氫合金粉制備工藝，得到如表1組成的貯氫合金粉實施例1～6，比較例采用市售鎳氫電池用貯氫合金粉。

表1??貯氫合金的組成

將貯氫合金粉約0.2g與羰基鎳粉以1∶3重量比均勻混合，在250MPa的壓力下制成直徑為15mm的圓片電極作負極，以容量為1200mAh的燒結式氫氧化鎳電極作正極，電解液為6mol/L的KOH溶液，組裝成模擬電池，在25℃室溫條件下，以0.2C充放電測試貯氫合金粉的放電比容量，以2C充電，10C放電測試貯氫合金粉的大電流放電性能及循環壽命。

以模擬電池測得上述貯氫合金的常溫放電性能如表2所示。從表2可看出，本發明的貯氫合金粉與比較例貯氫合金粉相比，10C放電比容量明顯提高，具有較好的大電流放電性能。從圖2、圖3的PCT曲線可看出，實施例4合金粉的PCT平臺明顯高于比較例貯氫合金，從圖4的電池5C放電曲線可看出，本發明的貯氫合金的大電流放電平臺顯著提高。從圖1實施例4貯氫合金的XRD圖可看出，本發明的貯氫合金除了由CaCu₅相組成外，還含有高催化活性的CeCo₄B型第二相。由于高催化活性第二相的存在，大大提高貯氫合金的大電流放電性能和低溫放電性能。

表2??25℃下貯氫合金放電性能