[發明專利]釔-鐵基儲氫合金、電池及制備方法

有效

• 申請號: 202210335427.1
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114672740B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 張旭;趙玉園;周淑娟;李寶犬;王利;徐津;閆慧忠;李金;熊瑋;鄭天倉
• 申請（專利權）人: 包頭稀土研究院
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/02;C22C33/04;B22F9/04;B22F1/142;C01B3/00;H01M4/38
• 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;安平

1.一種釔-鐵基儲氫合金，其特征在于，其化學組成如式(1)所示：

Y_xR_yM_zFe_aN_bB_c(1)

其中，Y為釔元素，R選自La、Ce、Gd、Pr、Nd、Dy元素中的一種或多種，M為Zr或Ti；Fe表示鐵元素，N選自Mn、Al、Cu、Mo、Si元素中的一種或多種，B表示硼元素；

其中，所述儲氫合金中不含Ni、Co和Ca；

其中，x、y、z、a、b和c分別表示Y、R、M、Fe、N和B元素的摩爾系數；

其中，0.7x≤0.85，0.05y≤0.15，0.05z≤0.18，x+y+z＝1.0；1.0a≤3.0，0≤b≤0.5，0.01c≤0.3，2.8≤a+b+c≤3.2；

其中，所述儲氫合金為AB₃型合金，AB₃相的豐度大于等于80％且小于等于100％；

其中，所述釔-鐵基儲氫合金的制備方法包括如下步驟：

1)準備如式(1)組成的原料，將原料置于熔煉裝置中，將熔煉裝置抽真空至絕對真空度為3Pa以下，然后充惰性氣體至相對真空度為-500～-600Pa；在功率為7～17kW的條件下熔煉，得到熔煉產物；將熔煉產物通過快淬甩帶形成合金片或者澆鑄得到合金錠；

2)將合金片或合金錠破碎，并置于熱處理裝置中，將熱處理裝置抽真空至絕對真空度小于0.03Pa，充入惰性保護氣體至相對真空度為-300～-500Pa，以8～12℃/min的第一升溫速率升溫至750～850℃，然后以1～3.8℃/min的第二升溫速率升溫至1000～1290℃，并在1000～1290℃下熱處理10～95h，得到釔-鐵基儲氫合金。

2.根據權利要求1所述的釔-鐵基儲氫合金，其特征在于，2.0a≤3.0，b＝0，0.05c≤0.2。

3.根據權利要求1所述的釔-鐵基儲氫合金，其特征在于，2.0a≤3.0，0.1b≤0.3，0.05c≤0.2；N為Mn和Al。

4.根據權利要求1所述的釔-鐵基儲氫合金，其特征在于，其選自如下式之一所示的合金：

Y_0.75Ce_0.1Zr_0.15Fe_3.0B_0.1，

Y_0.8Gd_0.1Ti_0.1Fe_2.6Mn_0.1Al_0.1B_0.1。

5.根據權利要求1～4任一項所述的釔-鐵基儲氫合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)準備如式(1)組成的原料，將原料置于熔煉裝置中，將熔煉裝置抽真空至絕對真空度為3Pa以下，然后充惰性氣體至相對真空度為-500～-600Pa；在功率為7～17kW的條件下熔煉，得到熔煉產物；將熔煉產物通過快淬甩帶形成合金片或者澆鑄得到合金錠；

2)將合金片或合金錠破碎，并置于熱處理裝置中，將熱處理裝置抽真空至絕對真空度小于0.03Pa，充入惰性保護氣體至相對真空度為-300～-500Pa，以8～12℃/min的第一升溫速率升溫至750～850℃，然后以1～3.8℃/min的第二升溫速率升溫至1000～1290℃，并在1000～1290℃下熱處理10～95h，得到釔-鐵基儲氫合金。

6.根據權利要求5的制備方法，其特征在于，所述第一升溫速率為9～11℃/min；第二升溫速率為1～3.5℃/min。

7.一種鎳氫電池或氫能源燃料電池，其特征在于，包括權利要求1～4任一項所述的釔-鐵基儲氫合金。