[发明专利]一种La‑Mg‑Ni型储氢材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种La-Mg-Ni型储氢材料，尤其涉及一种镍氢电池用La-Mg-Ni型储氢合金。

背景技术

镍氢二次电池具有容量高、安全性好、无记忆效应和对环境零污染等特点，是国际上二次电池研究开发的重要方向，目前已被应用于混合动力汽车、小型电池、电动工具等诸多领域。储氢合金作为负极活性物质一直是镍氢电池研究的重点。近年来，随着研究的深入，具有AB_3～3.8结构的新型稀土镁基储氢合金由于其合金电极容量高达360-410mAh/g，远高于传统AB₅型储氢合金，而被逐渐应用于商业化生产中。但由于该类合金的特殊结构和Mg等易腐蚀元素的存在，使得合金在充放电循环过程中粉化、氧化、耐腐蚀性差等问题较AB₅型合金更加严重，影响了电池循环稳定性和荷电保持率等性能，大大限制了其应用技术的发展。

针对La-Mg-Ni型储氢合金循环寿命较差的问题，目前的方法多为采用高含量的Pr、Nd元素对La进行替代提高合金的循环稳定性和荷电保持率。但由于Nd、Pr元素价格较高增加了La-Mg-Ni型储氢合金的成本。

近年，由于锂离子电池的快速发展，对镍氢电池造成了巨大的冲击，因此急需改进稀土镁基储氢合金的性能并降低成本，满足镍氢电池应用的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高倍率性能和长循环寿命的La-Mg-Ni型储氢材料。

为实现上述目的，本发明通过成分优化采用低成本、高丰度的Sm、Y元素较少Nd、Pr的应用，提供一种适用于镍氢电池的以Ce₂Ni₇型相为主相的La-Mg-Ni型储氢材料，该储氢材料具有良好的电化学特性，且成本低廉。具体地，本发明采用以下技术方案：

本发明的La-Mg-Ni型储氢材料化学式为La_1-a-b-c-dSm_aY_bA_cMg_dNi_xAl_yR_z，其中A为Gd、Pr、Nd中的一种或几种，R为Co、Mn、Fe、Zn、Sn、Si、Cu、V、Nb、Mo、P、B、Ta、Cr、Ga、In中的一种或几种，且满足a＞0，b＞0，0＜a+b≤0.5，0＜c≤0.2，0.05≤d≤0.3，3.2≤x+y+z≤3.8，0.05≤y≤0.3，0≤z≤1.0。

优选地，0＜a+b≤0.25，0.10≤d≤0.17，3.3≤x+y+z≤3.5，0.1≤y≤0.15，0≤z≤0.1。

优选地，0＜a+b≤0.25，0.15≤d≤0.17，3.4≤x+y+z≤3.5，0.1≤y≤0.15，0≤z≤0.05。

优选地，所述储氢材料主相为Ce₂Ni₇型相，所占质量百分比大于80％。

所述储氢材料的制备方法为：

将按照上述化学式配比好的原料，置于真空感应熔炼炉中，抽真空至1.0×10^-2Pa以下，通入氦气作为保护气体，通入气体的压力为0.02～0.1MPa，加热进行熔炼。将合金锭在真空热处理炉中，氩气保护下1000℃下热处理8小时。

本发明的有益效果为：

本发明的La-Mg-Ni型储氢材料具有Ce₂Ni₇型相结构，可用于制备镍氢电池负极，具有优异的倍率性能、循环稳定性和荷电保持率。

附图说明

图1为实施例7储氢材料的X-射线衍射图谱。

图2为实施例8储氢材料电极循环寿命与对比例的比较图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明。以下实施方式仅用于对本发明进行举例说明而并非用以限定本发明的范围。

根据表1中各成分合金进行配料，将配好的合金原料在抽真空后通入氦气进行感应熔炼，然后将铸锭置于真空热处理炉中，抽真空后通入氩气，在氩气保护下进行热处理，处理温度为1000℃，保温时间为8小时，待炉冷却到室温后再取出铸锭。

表1本发明实施例与对比例的成分比较