[发明专利]高铁贮氢电极合金及制备方法以及镍氢电池负极材料

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料技术，更详细地，是一种用于镍氢电池负极的低成本无钴高铁LaCe-Ni系AB₅型贮氢合金及其制备工艺。

背景技术

AB₅型稀土镍系贮氢合金由于具有优良的性能价格比，是目前MH/Ni电池生产中应用最为广泛的负极材料。经过多年的研发与生产实践，AB₅型贮氢合金的综合电化学性能已经达到一定的高度，因此拓宽MH/Ni电池的应用领域，提高其在二次电池行业的竞争力比较现实的途径之一是降低贮氢合金的生产成本。目前，贮氢合金所需原材料金属Co和Ni的价格居高不下，而Fe贮量丰富，价格低廉，且在AB₅型合金中具有与Co相似的特性，因此成为开发无Co合金的重要备选元素。此外，开发无Co合金的同时，不采用价格相对贵的电池级混合稀土金属，去掉其中的钕和镨，不与使用量大的稀土永磁材料争金属钕和镨的市场，这样不仅对于降低贮氢合金生产成本有利，同时对于我国轻稀土共生矿的平衡利用的意义重大，有助于提高整个稀土行业及相关稀土生产企业的效益。

另一方面，虽然国内外均有大量低钴无钴贮氢合金相关文献报道，但是与经典商用成分MmNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3相比，这些低成本材料往往难以兼顾可逆电化学容量、高倍率放电性能和循环稳定性等多种综合电化学性能指标，因此实际应用受到很大限制。例如文献1报道的MmNi_4.07Mn_0.63Al_0.2Fe_0.4合金的循环稳定性良好，但最大放电容量仅为280mAh/g，且Mm属于富铈的全组份混合稀土金属。文献2报道的LaNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Fe_0.75合金最大放电容量仅为250mAh/g，且A侧采用纯La对循环稳定性不利。文献3报道的A_1-xB_x(Ni_aCo_bAl_cMn_dCu_e)合金虽然最大放电容量可达320mAh/g，但循环稳定性也还有待进一步改善，而其中仍含有较高原子比的Co和Cu，成本仍然较高。文献4公开了采用快速凝固法制备的Mm_1-zDy_zNi_3.55Co_0.75-x-yFe_xCu_yMn_0.4Al_0.3低钴合金，但在Fe含量较高时综合性能仍然较差，此专利并未摆脱高价元素Co、La及Ce等，与本专利思路不同。

文献1：Vivet S，Joubert J M，Knosp B，Percheron-Guegan A.Effects of Cobalt Replacement by Nickel，Manganese，Aluminium and Iron on the Crystallographic and Electrochemical Properties of AB₅-type Alloys[J].J.Alloys Compds.，2003，356-357：779～783。

文献2：Khaldi C，Mathlouthi H，Lamloumi J，et al.Electrochemical Study of Cobalt-Free AB₅-type Hydrogen Storage Alloys[J].Int.J.Hydrogen Energy，2004，29(3)：307～311。

文献3：中国发明专利公开号CN1610151。

文献4：中国发明专利公开号CN1738082(第9页)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种低成本的贮氢合金及制备方法。