[發明專利]一種快淬Ti-V基復合儲氫合金電極的制備方法

有效

• 申請號: 201010180582.8
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101859900A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 奚正平;吳怡芳;李成山;焦高峰;馬曉波;陳元振
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: H01M4/26
• 分類號: H01M4/26;H01M4/38
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于儲氫材料應用技術領域，尤其是涉及一種快淬Ti-V基復合儲氫合金電極的制備方法。

背景技術

主相結構為體心立方結構的Ti-V基固溶體合金，因理論儲氫量高達1018mAh/g，是LaNi5的三倍左右，顯現了其作為Ni-MH電池負極材料的良好應用前景。它是所有已知鎳氫電池負極材料中理論容量密度最大的，但是存在電化學循環性能和催化活性較差等缺點，限制了Ti-V基固溶體合金在電化學方面的應用發展。

近幾年，科學家們采用快速凝固方法，使Ti-V基固溶體合金的電化學循環性能獲得顯著的改善。據文獻報道，在近200次電化學循環下，快速凝固合金電極的容量保持率在90％以上。盡管采用快速凝固技術使Ti-V基合金電極的最大放電容量降低到225mAh/g，電化學活性及高倍率放電性能也降低了，但快速凝固方法對Ti-V基合金電化學循環性能的改善是非常顯著的。

僅通過熔融快淬方法制得的電化學循環性能優異的單一Ti-V基合金電極，由于最大放電容量降低，喪失了其應有的優勢。而AB5型粉末可以作為電化學催化劑激活Ti-V基合金的電化學活性，從而有效地提高Ti-V基合金的最大放電容量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種快淬Ti-V基復合儲氫合金電極的制備方法，其制備工藝步驟簡單、成本低、流程短且操作方便、使用效果好，所制備快淬Ti-V基復合儲氫合金電極的電化學性能優良，綜合了快淬Ti-V基合金電極優異的電化學循環性能和商品AB5型粉末良好電化學催化活性的特點。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種快淬Ti-V基復合儲氫合金電極的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、Ti-V基復合儲氫合金熔煉及快速凝固：首先，在保護氣氛下，采用金屬熔煉設備對待處理Ti-V基復合儲氫合金進行熔煉，所述金屬熔煉設備為真空電弧熔煉裝置或磁懸浮感應熔煉爐；同時，采用所述金屬熔煉設備自帶的快速凝固裝置，對熔煉后的液態Ti-V基復合儲氫合金進行快速凝固；隨后，在保護氣氛下，采用熱處理爐對快速凝固后的Ti-V基復合儲氫合金進行熱處理，熱處理溫度為700～1300℃且熱處理時間為1～20h；之后，對經熱處理后的Ti-V基復合儲氫合金進行破碎研磨，獲得Ti-V基復合儲氫合金粉末；

步驟二、Ti-V基/AB5型復合合金粉末制備：按照常規機械合金化方法，且采用高能球磨機對步驟一中所述Ti-V基復合儲氫合金粉末和AB5型混合稀土系儲氫合金粉末進行球磨，并制備出Ti-V基/AB5型復合合金粉末，所加入AB5型混合稀土系儲氫合金粉末占所述Ti-V基/AB5型復合合金粉末的質量百分比為5～30％且球磨時間為10min～40h；

步驟三、Ti-V基/AB5型復合合金負極片制作：將步驟二中所述的Ti-V基/AB5型復合合金粉末、乙炔黑和氧化亞鈷混合研磨均勻并獲得混合料；同時混合研磨過程中，向所述混合料內部加入質量濃度為5～10％的粘結劑，且進行調勻后獲得混合漿料；之后，將調勻后的混合漿料均勻涂覆在電池用Ni網上，并對涂覆有混合漿料的電池用Ni網先后進行折疊壓邊、真空干燥和模壓后便獲得成型片材，再在所述成型片材上焊裝極耳后便獲得Ti-V基/AB5型復合合金負極片；所述Ti-V基/AB5型復合合金粉末與乙炔黑和氧化亞鈷間的重量比均為20～50∶1，所述粘結劑與所述混合料的重量比為0.8～1.5∶2，且所述粘結劑為羧甲基纖維素、聚乙烯醇或輕丙甲基纖維素。

上述步驟一中所述的對熔煉后的液態Ti-V基復合儲氫合金進行快速凝固時，采用甩帶方法進行快速凝固，且甩帶線速度5-40m/s。

上述步驟四中所述的強堿溶液為濃度為5～7mol/L的KOH溶液。

上述步驟一中所述的對待處理Ti-V基復合儲氫合金進行熔煉時，所述保護氣氛為純氬氣氣氛。

上述步驟一中所述的對快速凝固后的Ti-V基復合儲氫合金進行熱處理時，所述熱處理爐內的真空度不高于10^-2Pa。

上述步驟一中所述的熱處理爐為程控單管燒結爐。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、制備工藝步驟簡單、成本低、流程短且操作方便。