[发明专利]一种储氢合金粉及其表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氢材料及其表面处理领域，特别是涉及一种稀土镁镍系储氢合金粉及其表面处理方法。

背景技术

储氢材料是在一定温度和氢气压力下，能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的物质，具有贮氢量大、无污染、安全可靠、可重复使用等特点。储氢材料种类繁多，由于制备技术和工艺的成熟，其中储氢合金己成为目前应用最为广泛的储氢材料。近年来，储氢合金的基础研究和开发应用取得了令人瞩目的进展，已成为功能材料领域的重要分支。其中，镁基合金由于其密度低、贮氢容量大及成本低等优点得到快速发展，并且得到广泛研究。然而由于镁基储氢合金动力学性能较差，吸放氢条件苛刻等缺点，严重影响了它的实用化。

近年来，许多研究者通过向镁基合金中加入添加剂进行高能球磨来改善镁基合金的吸/放氢性能。专利号为200610118471.8公开了一种由Li基氢化物和镁基合金通过球磨合成一种储氢合金，虽然提高了纯镁的吸氢动力学，但是其低温下的动力学性能仍然不够理想；文献(Liang G. et al. J. alloys compd. 268(1998)302-307)提供了一种为将Mg同50wt.%LaNi5混合后，在700℃和氢气气氛保护下烧结1小时，形成的复合材料在室温和1.5MPa氢气压力下吸氢量达到2.5wt.%，在300℃温度下最大吸氢量达到4.0wt.%；但现有的镁基合金的放电容量及循环稳定性仍有较大的提升空间，也迫切需要得到显著改善，从而实现新型储氢合金在镍氢电池中的应用。因此，寻找一种储氢能力强、成本低、放电容量高及循环稳定性好的镁基储氢合金及其制备方法成为函待解决的技术问题。

另外，虽然作为镍氢电池负极材料主要组成部分的储氢合金，对电池

的性能(放电容量、高倍率放电和循环寿命)起到了决定性的作用。但合金的性能不仅仅受制于合金的组成与内部结构，合金的表面状态也对合金的性能产生较大的影响。因为氢原子的形成与氢在合金表面上的化学吸附是氢在合金能部存储的前提。因此，储氢合金表面具有高催化活性和好的耐蚀性能也是至关重要的。

目前，关于合金粉表面处理较典型的有下述几种：（1）氟化处理，利用弱酸中含氟离子水溶液中的氟离子与合金表面上能形成氟化物之间反应的原理。经氟化氢等氟化物处理过后的合金表现微观结构有很大变化。合金的活化，放电能力均得到一定的改善，但是其弱点就是经过氟化处理的电极其循环稳定性有所下降，不利于电池的长期使用。（2）表面化学镀镍或镀铜，它是通过在合金粉表面化学镀上一层镍或铜以提高合金的活性和耐蚀性。实验证明它是改善电极性能的有效方法，但是由于化学镀镍工艺复杂，增加了合金的成本，而这不适合应用于长期的工业生产中。（3）酸化处理法。用盐酸或硫酸溶液对储氢合金进行化学处理，以有效地去除储氢合金表层的氧化物，使之形成新的富镍表面层，达到活化合金的效果。但是这种方法同时会造成合金粉储氢容量的下降。（4）碱处理法。碱处理实际也是一个合金表面元素的氧化溶解和表面化学修饰过程，通过碱处理可以改善合金的动力学性能，提高倍率放电能力等。但是长时间的碱处理所造成的表面腐蚀凹痕和空洞会加速合金的腐蚀，反而降低了循环寿命。

因此，研究一种替代的表面处理方法以改善合金粉的表面状态成为研究的重点。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种储氢能力强、成本低、放电容量高及循环稳定性好的储氢合金粉以及一种能够改善该储氢合金粉的储氢容量、活化性能以及防腐蚀性能表面处理方法。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种储氢合金粉的表面处理方法，采用石墨烯导电聚噻吩对储氢合金粉进行表面处理以改善其性能，具体包括如下步骤：（1）首先，将石墨烯粉末加入溶剂乙二醇中，通过搅拌和超声处理得到石墨烯分散液；之后将噻吩单体加入到上述石墨烯分散液中通过搅拌和超声处理得到分散均匀的石墨烯与噻吩单体的混合液；（2）取一定量的储氢合金粉置于步骤（1）中的混合液中，并加入引发剂，在搅拌时间为15-30分钟和搅拌速度为200-400转/分钟的条件下，使储氢合金粉末表面形成石墨烯导电聚噻吩膜层。

其中，所述步骤（1）中石墨烯与噻吩单体的质量比为1：20-1：10；所述步骤（1）混合液中噻吩单体的浓度0.3-0.6mol/L。

所述步骤（2）的引发剂为过硫酸铵，所述引发剂与噻吩单体的摩尔比为2：1-3：1；所述步骤（2）中储氢合金粉与混合液的质量比为1：3-1：5。