[发明专利]一种钆掺杂储氢合金的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉一种钆掺杂储氢合金的制备方法。

背景技术

随着小型Ni/MH电池容量的提高、环保无污染、较好的安全性，使得Ni/MH电池已经成为二次电源市场上最有力的竞争者，特别是近两年来在数码产品配套应用领域，已突显强劲的增长势头。贮氢合金是决定Ni/MH电池性能的关键材料。贮氢合金是一种新型的功能材料，利用晶体的空隙来大量储存氢原子，这种合金在室温下具有可逆吸放氢能力。它可以储存相当于合金自身体积上千倍的氢气，其吸氢密度超过液态氢和固态氢密度，既轻便又安全，显示出无比的优越性。

储氢合金即金属储氢材料，由于其在适当的温度、压力下能大量(储氢密度高于液态氢)、安全、可逆地吸收、释放氢气，且吸放氢过程中伴随着一定的热效应，所以作为与清洁能源-氢能相关的能量转换材料和能量储存材料而受到关注。储氢合金可以用作镍氢电池或金属氢化物空气电池的负极材料。镍氢电池采用氢氧化镍作为正极，储氢金属作为负极，碱液(主要为KOH)作为电解液。镁基储氢合金具有比重小、储氢容量高、价格低廉、资源丰富等优点，但镁基储氢合金在碱性电解液中极易腐蚀，充放电循环性能较差，从而限制了它在镍氢电池上的应用。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种钆掺杂储氢合金的制备方法，使用该方法制备的储氢合金，具有良好的电循环性能和耐腐蚀性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种钆掺杂储氢合金的制备方法，其中该储氢合金的合金成分按原子配比计为：La_aAl_bGd_cNi_{（2.5-b-c-d-e）}Cr_dZn_e，其中a=0.45-0.5，b=0.25-0.4，c=0.05-0.1，d=0.1-0.15，e=0.2-0.25，该制备方法包括如下步骤：

（1）配料及原料预处理

按上述合金成分配料，抛光去除La、Gd的表面氧化物，对镍、铝、锌、铬原料金属进行干燥；

（2）熔炼合金

将原料金属由下至上按Cr、Ni、Zn、Al、La、Gd放入真空感应快淬炉中，先抽真空至1-3Pa左右，后再充氩气进行保护，然后进行感应加热熔炼，熔炼温度为1450-1550℃，反复熔炼4-6次；

（3）熔体快淬及粉碎

将熔体温度升至1650-1700℃，浇注并经水冷铜辊快速冷却，凝固速度约为20000-30000℃/s，制备得到0.1-0.15mm的合金薄片，采用经空压机压缩形成的12-16MPa高压氩气进行高能破碎制粉，在氩气气氛保护下，上述合金粉采用多层旋振筛进行磨筛和筛分，得到粒度为150-180目的储氢合金粉末。

本发明制备的钆掺杂合金，采用特定合金配比，获得较高的能量密度和良好的循环稳定性，并通过添加钆和铬来大幅改善合金的耐腐蚀性能，使得该合金用于镍氢电池时具有较高容量以及较长的使用寿命。

具体实施方式

实施例一

本实施例的储氢合金的合金成分按原子配比计为：La_0.45Al_0.25Gd_0.05Ni_1.9Cr_0.1Zn_0.2。 

按上述合金成分配料，抛光去除La、Gd的表面氧化物，对镍、铝、锌、铬原料金属进行干燥。

将原料金属由下至上按Cr、Ni、Zn、Al、La、Gd放入真空感应快淬炉中，先抽真空至1-3Pa左右，后再充氩气进行保护，然后进行感应加热熔炼，熔炼温度为1450℃，反复熔炼6次。

将熔体温度升至1650℃，浇注并经水冷铜辊快速冷却，凝固速度约为20000℃/s，制备得到0.1mm的合金薄片，采用经空压机压缩形成的12MPa高压氩气进行高能破碎制粉，在氩气气氛保护下，上述合金粉采用多层旋振筛进行磨筛和筛分，得到粒度为150-180目的储氢合金粉末。

实施例二

本实施例的储氢合金的合金成分按原子配比计为：La_0.5Al_0.4Gd_0.1Ni_1.55Cr_0.2Zn_0.25。 

按上述合金成分配料，抛光去除La、Gd的表面氧化物，对镍、铝、锌、铬原料金属进行干燥。