[發(fā)明專利]一種高容量長壽命低成本稀土鎂基儲氫合金無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200810116233.2 | 申請日： | 2008-07-07 |
| 公開（公告）號： | CN101626076A | 公開（公告）日： | 2010-01-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周增林;宋月清;崔舜;林晨光;蔣利軍;尉海軍 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京有色金屬研究總院 |
| 主分類號： | H01M4/38 | 分類號： | H01M4/38;C22C30/00 |
| 代理公司： | 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人： | 郭佩蘭 |
| 地址： | 10008*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 容量 壽命 低成本 稀土 鎂基儲氫 合金 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鎳氫電池負極用高容量長壽命低成本稀土鎂基儲氫合金。
技術(shù)背景
儲氫合金即金屬儲氫材料，由于其在適當(dāng)?shù)臏囟取毫ο履艽罅?儲氫密度高于液態(tài)氫)、安全、可逆地吸收、釋放氫氣，且吸放氫過程中伴隨著一定的熱效應(yīng)，所以作為與清潔能源-氫能相關(guān)的能量轉(zhuǎn)換材料和能量儲存材料而受到關(guān)注。作為一種新型功能材料，儲氫合金的應(yīng)用領(lǐng)域如下：(1)氫能和熱能的儲存；(2)氫的分離、回收和凈化；(3)氫同位素的分離；(4)民用或混合動力汽車用鎳-金屬氫化物二次電池(以下簡稱鎳氫電池)的負極活性材料；(5)熱能-機械能的轉(zhuǎn)換；(6)合成化學(xué)中的催化劑；(7)溫度傳感器。
其中，作為民用或混合動力汽車用的鎳氫電池備受關(guān)注并已實現(xiàn)商業(yè)化。鎳氫電池具有如下特點：(1)容量較高；(2)耐過度充電和放電；(3)可高倍率充放電；(4)無記憶效應(yīng)；(5)無環(huán)境污染；(6)完全替代存在環(huán)境污染問題的鎳-鎘電池等。
高容量化是鎳氫電池的主要發(fā)展方向之一，而實現(xiàn)負極材料-儲氫合金的高容量化是最主要的措施。商業(yè)化AB5型稀土系儲氫合金具有較好的綜合性能，但受單一CaCu5型結(jié)構(gòu)的限制，其放電容量一般不超過330mAh·g-1。
近年來研究發(fā)現(xiàn)，具有Ce2Ni7型或Gd2Co7型超晶格結(jié)構(gòu)的A2B7型稀土鎂基儲氫合金具有更高的儲氫及放電容量，然而合金中較高的Mg含量使放電容量衰減過快，導(dǎo)致循環(huán)壽命較差。通過增加A側(cè)稀土組分中Pr、Nd的含量可以有效改善循環(huán)壽命，但卻使合金的放電容量降低、合金成本增加。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種稀土鎂基儲氫合金，合金同時實現(xiàn)高容量和長壽命，且成本低。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：這種儲氫合金它以下列式表示：LaxMgyR1-x-y(NizAlmConM1-z-m-n)w式中，x、y、z、m、n、w表示摩爾比，其數(shù)值范圍分別為：0.5≤x≤0.9、0.1≤y≤0.25、0.5≤z≤1、0≤m≤0.1、0≤n≤0.1、3.2≤w≤3.9；R是Ce、Pr、Nd、Y、Ca、Ti、Zr元素中的至少1種，M是Mn、Cu、Fe、Si、Sn元素中的至少1種；儲氫合金為多相結(jié)構(gòu)，至少同時含有Ce2Ni7型或Gd2Co7型中的一種和Pr5Co19型或Ce5Co19型中的一種晶體結(jié)構(gòu)。
這種儲氫合金的制備方法，它包括以下步驟：
(1)原料預(yù)處理：拋光去除稀土金屬RE的表面氧化物，烘干鎳、鈷等原料金屬中的水分。
(2)配料：按合金設(shè)計成分進行配料。
(3)真空感應(yīng)熔煉+二次加料：將原料金屬由下至上按Al、Ni、Co、RE放入Al2O3坩堝中，鎳鎂中間合金放入二次加料裝置中；先抽真空至0.1～10Pa，然后烘爐、洗爐，充入惰性氣體至0.03～0.07MPa，調(diào)節(jié)功率開始熔煉，控制熔體溫度為1673～1823K并保持2～10分鐘，再精煉2分鐘，接著將熔體溫度降至1523～1623K，啟動二次加料裝置添加鎳鎂中間合金，并保持該熔體溫度約1～2分鐘。
(4)熔體快淬：將熔體溫度升至1723～1823K，澆注并經(jīng)水冷銅輥快速冷卻，凝固速度約為105～106K/s，制備得到0.1～0.3mm的合金薄片。
(5)熱處理：為防止Mg的二次揮發(fā)，快淬合金薄片在密閉體系中進行1073～1273K保溫6～10小時的熱處理，熱處理在惰性氣氛中進行，熱處理過程中合金發(fā)生擴散型相變，得到熱處理態(tài)合金。
(6)氣流高能破碎：采用經(jīng)空壓機壓縮形成的5MPa高壓氣體(如氬氣或氮氣等)進行高能破碎制粉。
(7)旋振篩分：在惰性氣氛保護下，上述合金粉采用多層旋振篩進行磨篩和篩分。
(8)合批：根據(jù)需求，在惰性氣氛保護下，將不同粒度的合金粉進行組批。
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