[发明专利]一种功率型镍氢电池用La-Mg-Ni型负极储氢材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍氢电池用负极储氢材料，尤其涉及用于满足功率性能要求的镍氢电池的负极储氢材料。

背景技术

金属氢化物-镍氢电池(Ni-MH电池)自上世纪90年代投入市场以来，由于其具有高容量、长寿命、无记忆效应和无环境污染等特点，广泛受到欢迎。Ni-MH电池早期应用于移动设备，如移动电话、笔记本电脑等。之后，更高能量密度、更轻质的锂离子电池逐渐部分取代了该领域的应用。

随着储能应用领域的拓宽，特别是近年来HEV、EV的大力发展，对该领域的储能性能提出了更高要求，目前备选的储能电源主要有：铅酸电池、Ni-MH电池和锂离子电池。为了满足HEV、EV要求，在经济、安全、环保和能量密度之间寻找一个平衡点，Ni-MH电池在锂离子电池、铅酸电池之间脱颖而出。Ni-MH电池除了在HEV、EV上的应用，在其它有功率、安全、环保等要求的领域也得到广泛认可，例如电动自行车、玩具、家用电器、工业配套领域等。

随着人们对生活品质追求的提高，功率型Ni-MH电池要求同时具有高功率、高容量、长寿命的特点。

储氢材料电极的倍率充放电特性动力学上取决于电极表面的电催化活性和氢在储氢材料体内的扩散速度。例如，CN1836055A公开了通过成分调节或者储氢材料制备后增加蚀刻步骤，以达到储氢材料的表层具有高孔隙率，使得微结构内催化金属粒子附近的活性组分有更大的活动性、更容易到达反应活性位点、反应更快，从而改善该材料的倍率充放电性能。此外，还有大量的发明通过电极表面预处理或电池结构设计的方式提高了Ni-MH电池倍率性能。但或多或少都以增加制造成本、降低电池容量为代价。

至于高容量电池用负极的传统材料MmNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3只有348mAh/g的理论容量。新型La-Mg-Ni型超晶格储氢材料因其被认为有410mAh/g的容量而备受关注。这类合金最大的缺点就是吸氢后非晶化严重，吸放氢可逆性差，在碱液中循环寿命短。

因此寻找同时满足功率、倍率、高容量、长寿命的储氢材料成为目前研究开发的重点、难点。

发明内容

本发明的目的是通过成分改善、相结构组成控制，得到一种比目前市销产品具有高的放电平台、良好的高倍率放电特性、高容量、长寿命的储氢材料，以满足需要有功率、高性能要求镍氢电池产品的需求。

为了达到上述目的，本发明提供了一种适用于镍氢电池的负极储氢材料，这类储氢材料能同时满足高的放电平台、良好的高倍率放电特性、高容量、长寿命特点。

本发明提供的储氢材料由下式表示：La_0.80-x-yCe_xDy_yMg_0.20Ni_3.20Al_0.10，其中0＜x≤0.10，0＜y≤0.20。

优选地，本发明的负极储氢材料为La_0.80-x-yCe_xDy_yMg_0.20Ni_3.20Al_0.10，其中0.02≤x≤0.10，0.05≤y≤0.20。

优选地，本发明的负极储氢材料为La_0.80-x-yCe_xDy_yMg_0.20Ni_3.20Al_0.10，其中0.06≤x≤0.10，0.10≤y≤0.20。

更优选地，本发明的负极储氢材料为La_0.57Ce_0.08Dy_0.15Mg_0.20Ni_3.20Al_0.10。

本发明的负极储氢材料的主相为Ce₂Ni₇相，含有少量Pr₅Co₁₉相和Ce₅Co₁₉相混合的复合相。