[發明專利]摻鋯或鈦的含釤儲氫合金、負極、電池及制備方法

有效

• 申請號: 201911232342.5
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN111224092B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 熊瑋;閆慧忠;張旭;李寶犬;李金;徐津;王利;周淑娟;趙玉園;鄭天倉
• 申請（專利權）人: 包頭稀土研究院
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M4/24;H01M10/30;C22C1/02;C22C19/03;C22F1/02;C22F1/10
• 代理公司: 北京悅成知識產權代理事務所(普通合伙) 11527
• 代理人: 樊耀峰;張西紅

本發明公開了一種摻鋯或鈦的含釤儲氫合金、負極、電池及制備方法。該儲氫合金具有RE_xSm_yNi_z?a?b?cMn_aAl_bM_cZr_ATi_B組成；RE選自除Sm以外的稀土金屬元素中的一種或多種；M選自Cu、Fe、Co、Sn、V、W、Cr、Zn、Mo和Si元素中的一種或多種；x、y、z、a、b、c、A和B表示各個元素的摩爾分數；x0，y≥0.5，且y+x＝6；22z≥19；7≥a+b0；6≥c≥0；4≥A+B0。本發明的儲氫合金的活化性能和電化學性能均得到顯著改善。

技術領域

本發明涉及一種摻鋯或鈦的含釤儲氫合金、負極、電池及制備方法。

背景技術

儲氫技術是氫能源應用走向產業化、規模化的關鍵。儲氫合金則是儲氫技術發展的重要基礎。在已開發的一系列儲氫合金中，稀土儲氫合金具有優良的動力學性能和電化學性能，通常用作鎳氫(MH-Ni)二次電池負極材料。隨著新能源汽車、智能電網儲能以及通信基站儲備電源等領域對鎳氫二次電池需求的快速增長，全球儲氫合金的市場需求量也將快速增加，對稀土儲氫合金的綜合性能也提出了更高的要求。具有高電化學性能，寬溫區和長壽命等優勢的先進稀土儲氫合金成為研發熱點。

CN104513916B公開了一種添加鋯、鈦元素的A₂B₇型稀土-釔-鎳系儲氫合金，其化學組成為RE_xY_yNi_1-yMn_aAl_bM_cZr_ATi_B，其中，RE可選自La、Ce、Pr、Nd、Sm和Gd中的一種或多種，M可選自Fe、Cu、Co、Sn、V和W中的一種或多種，x＞1，y＞1.5，x+y＝3，11＞z≥9.5，5≥a+b＞0，3≥c≥0，2≥A+B＞0。上述儲氫合金的自放電特性不佳，活化周期較長。

CN101376941A公開了一種貯氫合金，其化學組成為La_aM_1-aNi_xCu_yFe_zCo_uMn_vAl_w，M表示除鑭之外的稀土金屬中的至少兩種，可為包括Sm，a為0.4～0.9，x為2.5～3.6，y為0.4～1.0，z為0～0.2，u為0～0.2(不含0)，v為0.4～0.7，w為0.2～0.4，x+y+z+u+v+w為4.8～5.3。該貯氫合金電極完全活化需要的循環次數較多，最大放電容量僅為310mAh/g左右。

CN109585790A公開了一種貯氫合金，其化學組成為La_(3.0～3.2)xCe_xZr_ySm_{(1-(4.0～4.2)x-y)}Ni_zCo_uMn_vAl_w；x、y、z、u、v、w為摩爾比，0.14≤x≤0.17；0.02≤y≤0.03；4.60≤z+u+v+w≤5.33；0.10≤u≤0.20；0.25≤v≤0.30；0.30≤w≤0.40。Sm原子比占A側的25.6～42％。這樣可以提高電池使用壽命。上述貯氫合金中，Sm與La和Ce等稀土元素的比例小于1，從而導致電極完全活化需要的循環次數較多，電化學性能不佳。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本申請的發明人進行了深入研究。本發明的一個目的在于提供一種摻鋯和鈦的含釤儲氫合金，其具有更高的活化性能和電化學性能。進一步地，本發明的摻鋯和鈦的含釤儲氫合金具有更優良的高、低溫放電性能和自放電特性。更進一步地，本發明的摻鋯和鈦的含釤儲氫合金具有較長的使用壽命。本發明的另一個目的在于提供上述儲氫合金的制備方法。本發明的再一個目的在于提供一種負極。本發明的又一個目的在于提供一種電池。本發明采用如下技術方案實現上述目的。