[發明專利]一種改善儲氫合金低溫電化學性能的表面包覆鈀的方法

在審

• 申請號: 201611112112.1
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108165960A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 于榮海;丁翠萍;王鳳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C23C18/42
• 分類號: C23C18/42;B22F1/02;H01M4/36;H01M4/38
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本發明提供一種A₂B₇型儲氫合金低溫電化學性能改善的方法?包覆鈀的表面處理方法。該方法是：通過機械破碎將退火后的A₂B₇型儲氫合金進行破碎，用標準分樣篩篩選200?300目之間的合金粉；稱取不同質量PdCl₂分別溶于25mlHCl(1ul/L)形成PdCl₂溶液，在常溫條件下充分攪拌，直至PdCl₂完全溶解；將1g儲氫合金粉分別加入到配好的不同含量的PdCl₂溶液中，常溫慢速攪拌，反應時間為2min；待反應完后立即對合金粉進行過濾，將所得的合金粉先用去離子水，再用乙醇清洗，在30℃條件下用真空干燥箱處理4h，即得到所需要的合金粉。本發明的方法處理工藝簡單、鍍液成分單一、環境污染小。

1.技術領域

本發明涉及一種A₂B₇型儲氫合金包覆鈀的表面處理方法主要改善合金的低溫放電性能，屬于鎳氫電池用的電極負極材料的表面處理工藝領域。

2.背景技術

鎳氫電池由于具有電化學性能好、安全性能高以及無污染等優點，近年來得到人們的廣泛關注，尤其是在電子器件和動力汽車等領域。第一代商業化的鎳氫電池的負極材料為AB₅型儲氫合金，但是由于受其本身晶體結構的限制，其放電容量較低，為320mAh/g。近年來一種新型的La-Mg-Ni系儲氫合金由于具有較高的容量(實際放電容量接近400mAh/g)和優異的活化性能，被認為是取代AB₅型儲氫合金的候選材料。然而合金的較差的常溫循環壽命和低溫放電性能限制其應用，尤其是在某些寒冷地區的應用。為了提高儲氫合金的綜合電化學性能，通常采用表面包覆的方法對其進行改性，表面包覆能提高合金表面的電催化活性、抗腐蝕和抗氧化能力。不同的金屬被用來進行表面包覆，在眾多的表面鍍層的金屬中，鈀具有優異的電催化活性，有利于氫在合金表面的遷移，這有利于低溫放電性能的改善。Willianms通過置換鍍在AB₅型合金表面進行鈀包覆，研究表明鈀包覆能明顯吸氫動力學。郭為民報道了化學鍍鈀的Mn(NiMnCoAl)₅合金電極展現出較好的抗粉化能力，具有較好的循環壽命活化性能。雖然成本低廉的Cu、Ni鍍層更有利于產業化，但是Pd及其合金由于具有極強的耐堿腐蝕和極優的電催化活性，其研究對于低溫電化學性能，尤其是低溫大電流放電性能的改善具有積極的意義。對于La-Mg-Ni基儲氫合金，先前的研究主要是集中在化學鍍對常溫電化學性能的研究，針對此類合金低溫以及置換鍍的方法研究甚少。與化學鍍相比，置換鍍的操作工藝簡單，無污染，成本低。且本發明對置換鍍的工藝進行了調整，減少鍍前的活化處理步驟，使得鍍層顆粒控制在20-100個納米之間，致密均勻的分布在合金表面，這對于低溫電化學性能的改性具有積極的意義。

3.發明內容

本發明的主要目的是針對現在A₂B₇儲氫合金表面包覆化學鍍存在的一些問題，以及儲氫合金本身低溫放電性能差的缺點，提供一種操作簡單，環境污染小，成本低的置換鍍的表面處理方法。

本發明主要通過以下幾個步驟實現：

(1)在0.2MP氬氣氣氛下采用感應熔煉爐對合金進行熔煉。

(2)對熔煉好的合金在管式退火爐中進行退火處理，退火條件為：1173k，8h。

(3)通過機械破碎將退火后的合金進行破碎，用標準分樣篩篩選200-300目之間的合金粉；

(4)稱取不同質量PdCl₂分別溶于25ml HCl(1ul/L)形成PdCl₂溶液(相對于原始合金的質量來說，鍍液中的Pd²⁺含量控制在x＝1wt.％-3wt.％),在常溫條件下充分攪拌，直至PdCl₂完全溶解，形成淡黃色的澄清溶液；