[發明專利]電容型鎳氫動力電池用氧化鋅基貯氫合金

有效

• 申請號: 201710093123.8
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106811616B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 蔣志軍;楊永剛;徐津;李冰;林振;于學軍;趙文怡;馬志鴻;朱曉梅;任會義
• 申請（專利權）人: 淄博君行電源技術有限公司
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C32/00;H01M4/38
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 張雯

電容型鎳氫動力電池用氧化鋅基貯氫合金，屬于節能與新能源汽車材料技術領域。其特征在于：包括貯氫合金，所述的貯氫合金中熔鑄有氧化鋅顆粒，氧化鋅顆粒在貯氫合金中所占的質量百分比為0.5%~10%，所述的氧化鋅顆粒粒度D₅₀≤2μm。制備方法包括步驟：根據貯氫合金的型號配比將各金屬混合后進行真空感應熔煉成溶質均勻的混合金屬液體；混合金屬液體在常壓下流入旋轉的銅輥表面，與此同時，氧化鋅顆粒通過惰性氣體注射到金屬液體與銅輥表面的接觸處，甩帶冷卻得到合金；氣碎即得。本制備方法既能夠克服氧化鋅枝晶缺陷，又不會影響貯氫合金真空熔煉工藝。合金具有高容量、抗過充、低電位和低成本的優點。

技術領域

電容型鎳氫動力電池用氧化鋅基貯氫合金，屬于節能與新能源汽車材料技術領域。

背景技術

進入21世紀以來，隨著能源危機和環境污染日益加劇，節能減排的呼吁日趨高漲，新能源車產業被國家定位為戰略性新興產業。我國已成為世界新能源車技術發展最活躍、車載電池工業增長最快、車載電池應用市場最大的地區之一。裝配電容型鎳氫動力電池的儲能基站、純電動公交車因具有集中度高，推廣應用具有環境、經濟、社會效益明顯的優勢，受到廣泛關注。

電容型鎳氫動力電池分高容量和高功率兩種型號，具有調節平衡鑭鈰應用、打造稀土高端應用產業鏈、可快速充放電、耐過充過放能力優良、安全性好等優勢。電容型鎳氫動力電池負極均采用貯氫合金等電池材料，需要使用貯氫合金，其電容型鎳氫動力電池要求貯氫合金具有高容量、抗過充、低電位和低成本的特點。

當前商業化的貯氫合金為AB₅、AB₂和AB_3.5型，其放電比容量理論上分別為372 mAh/g、420 mAh/g、450 mAh/g，而實際上一般只有280~345 mAh/g，且貯氫百分比進一步提高的空間很小，另一方面，隨貯氫容量的增加，貯氫合金體積膨脹率增大，壽命相應縮減，很難適應高容量金屬氫化物鎳電池進一步發展的要求。而氧化鋅作為堿性二次電池負極材料具有低成本和很高的理論容量（661 mAh/g），相對于貯氫合金具有更負的電位，與正極氫氧化鎳共同構筑開路電位達1.65 V，可以提高堿性二次電池能量密度至80~90 Wh/Kg。

然而，氧化鋅親氧能力低于稀土金屬，在真空感應熔煉過程中，氧化鋅中的氧原子會被稀土金屬所奪，造成氧化鋅被還原為金屬鋅，而稀土金屬部分被氧化為稀土氧化物，造成稀土金屬失去貯氫能力，且貯氫合金成分偏離目標值，成分不穩定、分布不均勻，進而影響貯氫合金性能；與此同時，氧化鋅的熔點較高，但還原金屬鋅的熔點卻很低，在熔煉過程中極易揮發，且揮發量難以控制。此外，氧化鋅與強堿反應的生成物溶解度很高，在電池使用過程中容易產生枝晶等，影響電池壽命。因此，貯氫合金與氧化鋅的優點需要內在集成，以提高貯氫合金容量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠克服氧化鋅枝晶缺陷，又不能影響貯氫合金真空熔煉的電容型鎳氫動力電池用氧化鋅基貯氫合金。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該電容型鎳氫動力電池用氧化鋅基貯氫合金，其特征在于：包括貯氫合金，所述的貯氫合金中熔鑄有氧化鋅顆粒，氧化鋅顆粒在貯氫合金中所占的質量百分比為0.5%~10%，所述的氧化鋅顆粒粒度D₅₀≤2μm。

針對現有技術的不足，本發明提供一種電容型鎳氫動力電池用氧化鋅基貯氫合金，貯氫合金顆粒內部含氧化鋅作為高容量活性材料，無需熱處理，滿足電容型鎳氫動力電池用負極電池材料的質量要求；遵循一次制備原理，常壓流入與高壓注射相結合，實現貯氫合金與氧化鋅三維均勻。具有高容量、抗過充、低電位和低成本的優點。顆粒較細的氧化鋅的加入量為貯氫合金重量的0.5%~10%。加入量不可太少，少了不便于提高合金容量，多了則貯氫合金骨架受到影響，不能消除鋅枝晶。