[發明專利]一種釔-鎂-鈣-鎳系ABn型儲氫合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201611121053.4
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108165829A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 辛恭標;苑慧萍;蔣利軍;劉曉鵬;王樹茂
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C1/02;H01M4/38
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

本發明公開了一種釔?鎂?鈣?鎳系AB_n型儲氫合金及其制備方法。該儲氫合金的化學式為Y_aMg_bCa_cNi_xAl_yT_z，其中a、b、c、x、y、z分別表示元素之間的原子數比，T表示從Mn、Fe、Co、Zn、Sn、V、Cr、Mo、In、Cu、Si、P、Nb和B中選擇的至少一種元素；其中，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1；0＜x≤3.8，0≤y＜3.8，0≤z＜3.8，3≤x+y+z≤3.8。本發明的儲氫合金采用感應熔煉法制備。本發明的儲氫合金具有較低的成本、較高的電化學放電容量、良好的活化性能和循環穩定性能，在鎳氫電池負極材料中具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種用于鎳氫電池負極材料的釔-鎂-鈣-鎳系AB_n型儲氫合金及其制備方法，屬于儲氫合金技術領域。

背景技術

隨著化石能源的日益枯竭和環境問題的日益嚴重，尋找其他高效環保的可替代能源已經成為目前社會的當務之急。氫氣由于儲存量豐富、環境友好等優點，具有良好的應用前景，得到了世界各國政府的廣泛關注。迄今，阻礙“氫能經濟”發展的關鍵因素是氫氣的儲存，因此選擇合適的儲氫材料就成為了人們研究的重點。

目前廣泛使用的儲氫材料是LaNi₅型儲氫合金，該合金主要被用作金屬氫化物-鎳二次電池(MH-Ni)的負極材料，理論電化學容量為373mAh·g^-1。在實際應用中，該負極材料通常為Mm(NiCoMnAl)₅(其中Mm為混合稀土金屬)其最大放電容量約為350mAh·g^-1，影響了未來在大功率和大容量動力電池領域中的應用。因此，具有更大電化學放電容量和更優秀綜合儲氫性能的稀土-鎂基合金受到了廣泛的關注。

與LaNi₅型儲氫合金相比，稀土-鎂基儲氫合金具有更高的理論放電容量、更好的低自放電性能和更低廉的價格，具有非常大的研究價值和應用前景，得到了廣泛的關注。目前，研究較多的稀土-鎂基儲氫合金主要包括稀土-鎂-鎳系AB₃型、A₂8₇型和A₅B₁₉型等合金，有些已經進入了產業化應用階段。在這些儲氫合金中，稀土一般都是采用La、Ce混合稀土，基本不含Y元素或者Y元素含量極少。此外，通過大量的文獻調研發現，廣泛研究或者部分產業化的稀土-鎂基儲氫合金成分中都不含有Ca元素。

此外，文獻中僅有的有關Y-Mg-Ca-Ni系AB₃型合金的報道中，其制備方法為粉末燒結法，而且研究方法較為簡單，僅測試了氣態儲氫容量，沒有涉及到電化學性能的研究，也沒有研究不同Ca元素的含量對其電化學吸放氫性能的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于鎳氫電池負極材料的釔-鎂-鈣-鎳系AB_n型儲氫合金。該儲氫合金具有較大的氣態儲氫容量和電化學放電容量、較好的充放電循環穩定性質和較為低廉的價格，具有廣泛的應用前景。

本發明的另一目的在于提供一種所述儲氫合金的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種釔-鎂-鈣-鎳系AB_n型儲氫合金，其中，3≤n≤3.8，該儲氫合金的化學式為Y_aMg_bCa_cNi_xAl_yT_z，其中a、b、c、x、y、z分別表示元素之間的原子數比，T表示從Mn、Fe、Co、Zn、Sn、V、Cr、Mo、In、Cu、Si、P、Nb和B中選擇的至少一種元素；其中，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1；0＜x≤3.8，0≤y＜3.8，0≤z＜3.8，3≤x+y+z≤3.8。