[发明专利]表面包覆铜的La‑Mg‑Ni基储氢合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆铜的La-Mg-Ni基储氢合金及其制备方法，属于镍氢电池用的电极负极材料的表面处理工艺领域。

背景技术

镍氢电池由于具有电化学性能好、安全性能高以及无污染等优点，近年来得到人们的广泛关注，尤其是在电子器件和动力汽车等领域。第一代商业化的镍氢电池的负极材料为AB₅型储氢合金，但是由于受其本身晶体结构的限制，其放电容量较低，为320mAh/g。近年来一种新型的La-Mg-Ni系储氢合金由于具有较高的容量(放电容量410mAh/g)和优异的活化性能，被认为是取代AB₅型储氢合金的候选材料。然而其在碱性溶液中较差的循环稳定性和滞后的动力学性能限制其应用。为了提高储氢合金的综合电化学性能，通常采用表面包覆的方法对其进行改性，表面包覆能提高合金表面的电催化活性、抗腐蚀和抗氧化能力。不同的金属被用来进行表面包覆，在众多的表面镀层的金属中，铜具有优异的导电性、较好的抗腐蚀能力并且成本低廉，这都有利于其产业化的发展。Feng等(F.Feng,D.O.Northwood,Surface and Coatings Technology,167(2003),263-268)通过置换镀在LaNi_4.7Al_0.3合金表面进行铜包覆，研究表明铜包覆能提高合金电极的的交换电流密度。Wei等(X.D.Wei,et al.Journal of Alloys and Compounds,458(2008),583-587)报道了铜包覆后的La(NiMnAlFe)₅合金电极的活化性能、放电容量和循环稳定性均优于原始合金。对于La-Mg-Ni基储氢合金，先前的研究主要是集中在化学镀，针对此类合金置换镀的方法研究甚少。与化学镀相比，置换镀的操作工艺简单，无污染，成本低。且本发明对置换镀的工艺进行了调整，使得镀层致密均匀的分布在合金表面，这对于电化学性能的改性具有积极的意义。

发明内容

本发明提供一种表面包覆铜的La-Mg-Ni基储氢合金及其制备方法，该制备方法通过置换镀将铜包覆在合金表面，该方法工艺简单、成本低、环境污染小、便于产业化等优点。且通过此方法得到的表面包覆铜的La-Mg-Ni基储氢合金的铜镀层致密、分布均匀、尺寸均一，且La-Mg-Ni基储氢合金电极具有良好的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种表面包覆铜的La-Mg-Ni基储氢合金，所述表面包覆铜的La-Mg-Ni基储氢合金的表面光滑无凹凸状，且铜均匀致密地包覆在La-Mg-Ni基储氢合金表面。

上述表面包覆铜的La-Mg-Ni基储氢合金的制备方法，依次包括：

破碎步骤：将La-Mg-Ni基储氢合金依次进行破碎处理、筛选处理，得到合金粉末；

活化步骤：采用酸液对上述合金粉末进行活化处理，得到活化后的合金体系；

镀铜步骤：将上述活化后的合金体系与CuSO₄水溶液在超声波中进行置换镀，得到镀铜合金体系；所述镀铜合金体系依次经过滤、水洗、醇洗和干燥处理，得到表面包覆铜的La-Mg-Ni基储氢合金。

在本发明的镀铜条件中，由于活化合金在一定浓度的H₂SO₄中，本身具有一定的酸性条件，所以即使不调节硫酸铜溶液的pH值，同样可以在储氢合金表面包覆一层分布均匀、致密的Cu颗粒。因此，本发明的制备方法中不需要调节硫酸铜溶液的pH值，也可以得到较好的镀层。所以本发明的制备方法节省工序，操作简单，有利于产业化的应用。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述La-Mg-Ni基储氢合金为A₂B₇型储氢合金；更优选地，所述La-Mg-Ni基储氢合金为La_0.75Mg_0.25Ni_3.2Co_0.2Al_0.1储氢合金。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述破碎步骤中，采用机械破碎的方法进行破碎处理。