[發(fā)明專利]用于高能固體電池的納米鎂基儲氫材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711095867.X
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108118227A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 沈劍祥;張仁軍;陳云峰;魏常軍
• 申請（專利權(quán)）人: 廣德寶達精密電路有限公司
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/04;H01M4/38;H01M4/46
• 代理公司: 合肥鼎途知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 34122
• 代理人: 葉丹

本發(fā)明公開了用于高能固體電池的納米鎂基儲氫材料，鎂的重量百分比為85?92％，釹粉的質(zhì)量百分比為4?8％，釔粉的質(zhì)量百分比為1?5％，碳基體的質(zhì)量百分比為3?15％。本發(fā)明與現(xiàn)有鎂基儲氫材料相比，上述重量份的配比可以保證鎂的儲氫含量不會減少的同時，使得電池更加穩(wěn)定，在充放電時更加穩(wěn)定；并且通過上述方法進行制備合金，可以大大降低了產(chǎn)物的吸放氫溫度，提高產(chǎn)物的吸放氫動力學性能。盡管通過了不懈地努力，鎂基儲氫材料的吸氫溫度可以降低到365K，鎂基儲氫材料需要在501K溫度左右就能完全放氫，因此取得了實質(zhì)性的進展。

技術領域

本發(fā)明涉及一種電池生產(chǎn)領域，特別涉及用于高能固體電池的納米鎂基儲氫材料及其制備方法。

背景技術

鎂基儲氫材料因其儲氫量大、鎂資源豐富、成本低廉而被認為是最有應用前景的金屬基儲氫材料之一。但純Mg的吸氫和放氫動力學性能差，反應溫度要求高，限制了其實際應用。Mg的理論儲氫容量為7.6wt％，MgH2的形成焓為-74.5kJ/mol，吸放氫溫度高達350-400℃。同時，受動力學因素的限制，Mg的吸放氫速率非常緩慢。這些缺點阻礙了鎂基儲氫材料的大規(guī)模應用。多年來，為改善鎂基儲氫材料的吸放氫性能，降低吸放氫反應溫度，提高動力學反應速度，國內(nèi)外研究者做了大量的工作。由于氫化物的熱力學穩(wěn)定性通常只取決于反應物和生成物本身，與反應途徑無關。因此，一般通過合金化方法，改變氫化反應本征特性來降低純鎂氫化物的穩(wěn)定性。至于動力學性能，則可以通過對合金體系進行表面改性，增加其比表面積以及提高體系的氫擴散速度來實現(xiàn)，通過在鎂基儲氫材料中添加碳材料以及過渡金屬元素催化劑，可以在一定程度上降低產(chǎn)物的吸放氫溫度，提高產(chǎn)物的吸放氫動力學性能。盡管通過了不懈地努力，鎂基儲氫材料的吸氫溫度可以降低到373K，但是其吸放氫動力學性能仍不夠理想；此外，鎂基儲氫材料需要在573K溫度左右才能完全放氫，放氫溫度仍然較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題是提供一種用于高能固體電池的納米鎂基儲氫材料及其制備方法，因此儲氫材料更加穩(wěn)定。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

用于高能固體電池的納米鎂基儲氫材料，鎂的重量百分比為85-92％，釹粉的質(zhì)量百分比為4-8％，釔粉的質(zhì)量百分比為1-5％，碳基體的質(zhì)量百分比為3-15％。

一種用于權(quán)利要求1材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)以鎂粉為蒸發(fā)源，以碳基體為沉積基體，并將兩者分開置于同一反應器中，通入惰性氣體并抽真空，然后升溫并保壓；

2)將步驟1中升溫并保壓后的鎂粉至鎂粉蒸發(fā)到一半時，降溫，放入權(quán)利要求1中質(zhì)量百分比的釹粉和釔粉至反應器中，繼續(xù)通入惰性氣體并抽真空，然后升溫并保壓，蒸發(fā)源通過氣相遷移至沉積基體繼續(xù)發(fā)生合金化反應，直至鎂粉蒸發(fā)完全，得到鎂/碳載釹釔粉末；

3)將步驟2中得到的混合粉末加入到丙酮試劑中超聲混勻后烘干；

4)將步驟3中得到的鎂/碳載釹釔粉末進行氫化燃燒合成，得到粉末狀的鎂基儲氫材料；

5)通過強力機械球磨上述鎂基儲氫材料，得到納米鎂基儲氫材料。

進一步地，步驟2和3升溫的溫度為558-580℃，保壓5分鐘至10分鐘，降溫的溫度為300-320℃，再升溫至558-580℃，保壓時間45分鐘至3小時。

進一步地，將步驟4中的粉末狀的鎂基儲氫材料使用行星式高能球磨機對鎂基儲氫材料進行強力機械球磨，球磨過程處于氫氣或氬氣保護下，球磨時間1-50小時，轉(zhuǎn)速300-500rpm，球料比10∶1-50∶1。

本發(fā)明的優(yōu)點是：