[發明專利]利用失效鎳氫電池制備儲氫合金材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310052738.8
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103123965A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 蔣慶來;楊先鋒;齊士博;王一喬;石建珍;鐘發平
• 申請（專利權）人: 先進儲能材料國家工程研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/54
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種鎳氫電池材料的制備方法，特別涉及負極活性材料儲氫合金粉的制備方法。?

背景技術

目前制備儲氫合金粉有很多工藝和方法，但基本都是采用的按化學配比來選用所需稀土和鎳、鈷等金屬在高溫下熔煉而制得，稀土來源為從礦石中提煉而制得的原料稀土。而在制備當中需要按照合金粉比例選取相應的稀土元素原料稀土和鎳、鈷等原料金屬，以滿足儲氫合金粉的要求。這種常規的制備方法需要使用大量的不可再生的稀土及鎳、鈷金屬礦資源。而另外，由于混合動力車的推廣使用，也將產生大量已使用且待報廢的動力鎳氫電池，這些大量的電池中包含了大量的可回收的金屬資源。?

發明內容

本發明旨在提供一種可有效節約礦資源的儲氫合金材料的制備方法。本發明通過以下方案實現：?

一種利用失效鎳氫電池制備儲氫合金材料的制備方法，包括以下步驟：?

Ⅰ、以失效鎳氫電池為原料，將電池剩余電量放完后，拆解電池并分選出電芯和電池其它部件，其它部件主要是指電池的外売；?

Ⅱ、將第Ⅰ步得到的電芯投入真空熔煉爐中，在真空或充保護氣體的條件?下進行1450℃以上的高溫熔煉，至電芯完全融化后再保溫一段時間，再經冷卻——分離得金屬鑄錠與爐渣；保護氣體可采用氮氣、氬氣、其它惰性氣體等。?

Ⅲ、取第Ⅱ步得到的金屬鑄錠置于耐高溫容器內，再按儲氫合金化學構成向其中補入相應缺失的金屬，例如缺失的鎳、某種稀土金屬等，于保護氣氛下（一般選用氬氣），與現行的儲氫合金制備中的熔煉工藝基本類似，在真空環境中進行高溫熔煉，至耐高溫容器內的所有金屬完全熔化為金屬溶液并完全發亮后，再保溫精煉一定時間，急速冷卻后得到儲氫合金。?

當失效鎳氫電池選用的是其正、負極基板材料均采用多孔鎳的鎳氫電池時，本方法更適合。?

與現有技術相比，本發明的優點在于：?

1.本發明直接是利用失效鎳氫電池來制備并提供鎳氫電池負極活性材料——儲氫合金的原料。一方面基本不需要或很少量的稀土礦、其它金屬礦來提供生產用原料，大大節約了自然資源；其二，大量的失效鎳氫電池得到了有效的回收處理，回收并有效利用了其中包含的大量資源，環境友好；其三，采用本發明由于其中制備得到的儲氫合金原料特別是其中的稀土構成和晶形結構更符合鎳氫電池用儲氫合金粉材料對原料的要求，因此得到的儲氫合金性更能符合電池的指標要求。?

2.與一般的鎳氫電池回收工藝相比，本發明沒有酸溶解——浸出，或萃取等步驟，即兩步的高溫工藝即可，因此工藝流程簡單，基本無廢水產生，幾乎無需采用化學試劑，對環境非常友好。并且失效電池的電芯幾乎全部得以轉化回收利用，回收效率較高。?

具體實施方式

實施例1?

采用正極、負極基板材料均為多孔鎳的失效鎳氫電池原料，按以下步驟進行：?

Ⅰ、將失效鎳氫電池原料投入含電解質的水池中浸泡3個小時，待電池中剩余電量全部放完后撈起干燥，再將其拆解，并分選出電芯和外鋼殼；?

Ⅱ、將第Ⅰ步得到的電芯投入真空熔煉爐中，在真空條件下進行高溫熔煉，溫度為1500℃，至電芯完全融化后再保溫，保溫時間為7分鐘，再經冷卻——分離得金屬鑄錠與爐渣；?

Ⅲ、取第Ⅱ步得到的金屬鑄錠置于耐高溫容器內，再按儲氫合金化學構成（理論質量分數構成比為鈰：10%、鑭：19%、鐠：1%、釹：2.5%、鎳：56%、鈷：4%、錳：5%、鋁：2.5%），向其中補入相應量的金屬鈷、錳、鋁、稀土金屬等，與現行的儲氫合金制備中的熔煉工藝基本類似，于氬氣氣氛環境中進行高溫熔煉，至耐高溫容器內的所有金屬完全熔化為金屬溶液并完全發亮后，再保溫精煉一定時間，急速冷卻后得到儲氫合金。?

采用上述方法制得的儲氫合金經檢測分析，各成份質量比為，鈰：9.8%、鑭：19.1%、鐠：1.2%、釹：2.4%、鎳：55.9%、鈷：4.4%、錳：4.7%、鋁：2.5%。?

實施例2?

采用正極基板材料為多孔鎳，負極基板材料為鋼帶的失效鎳氫電池為原料，按以下步驟進行：?

Ⅰ、將失效普通鎳氫電池原料投入含電解質的水池中浸泡4個小時，待電?池中剩余電量全部放完后撈起干燥，再將其拆解，并分選出電芯和外鋼殼；?

Ⅱ、將第Ⅰ步得到的電芯投入真空熔煉爐中，在真空條件下進行高溫熔煉，溫度為1550℃，至電芯完全融化后再保溫，保溫時間為6分鐘，再經冷卻——分離得金屬鑄錠與爐渣；?

Ⅲ、取第Ⅱ步得到的金屬鑄錠置于耐高溫容器內，再按儲氫合金化學構成（理論質量分數構成比為鈰：9%、鑭：20%、鐠：1.2%、釹：2.3%、鎳：51.5%、鈷：1.5%、鐵：7.5%、錳：5.5%、鋁：1.5%），向其中補入相應量的金屬鎳、鈷、錳、鋁、稀土金屬等，于氬氣氣氛下，與現行的儲氫合金制備中的熔煉工藝基本類似，在真空環境中進行高溫熔煉，至耐高溫容器內的所有金屬完全熔化為金屬溶液并完全發亮后，再保溫精煉一定時間，急速冷卻后得到儲氫合金采用上述方法制備得到的儲氫合金材料，經檢測分析，各成份質量比為鈰：8.8%、鑭：20.1%、鐠：1.2%、釹：2.4%、鎳：50.9%、鈷：1.4%、鐵7.6%：錳。?