[發(fā)明專利]一種稀土系儲氫合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910064627.2
• 申請日: 2009-04-13
• 公開（公告）號: CN101532102A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李全安;李克杰;李守英;張興淵
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C19/05;C22C30/00;C22C30/02;C22C30/04;C22C30/06;C22C28/00;H01M4/38;H01M4/24;H01M4/52
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳 浩;牛愛周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稀土系儲氫合金。

背景技術(shù)

近十幾年來，由于個人電腦、移動電話、電動工具及電動汽車等產(chǎn)品的快速發(fā)展，促進了與之配套的二次電池的發(fā)展，使得Ni-MH電池的研究及發(fā)展具有現(xiàn)實意義，然而它的關(guān)鍵技術(shù)之一就是負極材料儲氫合金的研究。稀土系A(chǔ)B₅型儲氫電極合金以LaNi₅、MmNi₅(Mm：富Ce混合稀土)、MlNi₅(Ml：富La混合稀土)等為代表的稀土系儲氫合金，其最大儲氫密度為14％(質(zhì)量)，其表面的稀土氧化物和表面下層的氧化物/Ni界面即使在室溫下也具有將氫分子離解的初期活化特性，故電化學循環(huán)壽命性能非常優(yōu)越。

稀土系A(chǔ)B₅型儲氫合金作為MH-Ni電池負極的主要原材料已得到大量的研究和廣泛的應(yīng)用，它具有活化容易、高倍率放電性能好、P-C-T平臺平坦、電催化活性好等特點，已普遍應(yīng)用于日本和我國的電池工業(yè)中，合金粉的生產(chǎn)廠家也基本集中在這兩個國家。作為動力電池，與Ni-Cd電池、鋰離子電池相比，Ni-MH電池從經(jīng)濟、性能及應(yīng)用前景等綜合考慮，擁有一定的優(yōu)勢。目前典型的商品化AB₅型儲氫合金成分是MlNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3，其中元素Co對稀土系儲氫合金的電化學性能起著極其重要作用，其作用如下：①減少合金吸放氫時的體積變化，抑制合金的粉化；②充放電循環(huán)時，在合金表面形成保護膜，抑制合金的腐蝕，提高合金壽命；③在金屬顆粒表面起催化作用，改善合金活化性能和快速充放電能力。但是Co元素價格昂貴，合金中不到10wt％含量的Co，其成本卻占合金原材料成本的約50％，生產(chǎn)的成本較高。

目前，利用多元合金優(yōu)化是改善合金儲氫性能、降低合金成本的一個解決上述生產(chǎn)成本較高的有效途徑。通過采用不同的元素分別部分替代合金中B側(cè)的Co元素，及采用其它稀土元素替代合金A側(cè)，可以使儲氫合金降低成本，使其具有適當?shù)钠脚_氫壓，且平臺長而平，使合金有較大的吸氫量，較低的合金吸氫膨脹系數(shù)、高的抗腐蝕能力等。但是可供考慮采用的合金元素有很多，并且其各組成元素之間的協(xié)同作用對合金性能影響很大，在制備儲氫合金時對替代元素的選擇具有很大的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含鈷量較低的稀土系儲氫合金，以降低儲氫合金的生產(chǎn)成本。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種稀土系儲氫合金，該合金的化學式具有如下通式：Ml_1-xDy_x(Ni_aCo_bAl_cMn_dCu_eFe_fSn_gCr_hZn_i)，其中0＜x＜0.3，2＜a＜4，0＜b≤0.15，0.3≤c≤0.35，0.2＜d＜0.5，0＜e＜0.2，0＜f＜0.25，0＜g＜0.22，0≤h＜0.18，0＜i＜0.28，Ml為混合稀土。

所述a+b+c+d+e+f+g+h+i為5。

所述的儲氫合金是由Dy，Ni，Co，Al，Mn，Cu，F(xiàn)e，Sn，Cr，Zn和Ml為原料熔煉而成。

所述的原料Dy，Ni，Co，Al，Mn，Cu，F(xiàn)e，Sn，Cr，Zn的純度均在99.5％以上。

所述的混合稀土Ml包括La，及Ce、Pr、Nd中的一種或者三者的任意組合。

本發(fā)明的稀土系儲氫合金采用廉價的Dy替代合金A側(cè)元素，采用Cu，Cr，Zn，F(xiàn)e，Sn替代合金B(yǎng)側(cè)的Co元素，以降低儲氫合金的生產(chǎn)成本。由于Cu與Co在化學元素周期表中所處的位置關(guān)系，決定其化學性質(zhì)的相似性，能改善合金的循環(huán)穩(wěn)定性和快速充放電性能；由于Cr能在合金表面形成致密的氧化膜，防止合金進一步氧化，并且有降低合金顯微硬度的作用；Zn能提高單位質(zhì)量的電池容量，降低吸氫平臺壓，穩(wěn)定放電電壓，提高倍率放電能力；微量的Fe摻雜能提高合金的放電容量；Sn的加入能降低平衡壓力，增強氧化物穩(wěn)定性，減少滯后效應(yīng)，提高合金放電容量及循環(huán)穩(wěn)定性。