[发明专利]低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温镍氢电池用La‑Mg‑Ni系储氢合金及其制备方法。该合金的化学组成为La_0.75‑xCe_xMg_0.25Ni₃Co_0.5，其中，所述化学组成中的下脚标为各对应组分的原子比，x的取值范围为0.09‑0.11。该合金制备方法包括如下步骤：原料准备步骤、熔炼浇铸步骤、合金薄带准备步骤和研磨筛分步骤。该方法制备的合金具有较高的低温电化学性能，248K条件下，淬速10m·s^‑1时其充放电循环100次时的放电容量(C₁₀₀)达最大值为245.9mAh·g^‑1，本发明制备的合金材料特别适合在0℃以下条件下使用，特别是可在‑25℃条件下使用，甚至可在‑30℃条件下使用。

技术领域

本发明属于储氢材料制备领域，特别涉及一种低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金及其制备方法，该储氢合金特别适合作为低温条件下使用的镍氢电池的负极材料。

背景技术

近年来，燃油汽车的普及和发展使得大气污染等环境问题日益加重，因此新能源动力汽车的大力开发已经迫在眉睫，其中以Ni-MH电池为动力源的混合动力车(HEV)和纯电动车(EV)由于具备性能优越、安全性高、结构稳定、环境友好等诸多优良的特性而得到了世界各国的广泛关注。因此，伴随着Ni/MH电池产业的蓬勃发展，作为电池负极材料的储氢合金也展现出越来越广阔的发展前景。目前已经商业化的应用于Ni/MH电池负极材料的储氢合金为AB₅型合金，但是该合金的最大容量已经达到了极限值330mAh/g，逐渐无法满足日益提高的市场性能水平和要求，而La-Mg-Ni系A₂B₇型合金的理论容量达380-410mAh/g，已经成为Ni/MH电池负极材料强有力的竞争者，但是制约该合金产业化的最大问题是其循环寿命不够理想。目前提高A₂B₇型合金综合性能水平较为普遍的方法是熔体快淬法，已有相关文献报道(如文献1：Y.H.Zhang,D.L.Zhao,S.H.Guo,Y.Qi,Q.C.Wang,X.L.Wang,Influences ofsubstitution of Zr for La on structures and electrochemical performances ofA2B7-Type electrode alloys by melt-spinning,Rare Met.Mater.Eng.39(7)(2010)1141-1146.文献2：Y.H.Zhang,T.Yang,H.W.Shang,L.C.Chen,H.P.Ren,D.L.Zhao,Electrochemical hydrogen storage kinetics of La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x＝0-0.2)alloys prepared by melt spinning,Energy Procedia 16(2012)1275-1282.文献3：J.L.Gao,H.W.Shang,C.Xu,H.Yong,S.Xu,H.T.Wang,Y.H.Zhang,Electrochemicalhydrogen storage kinetics of as-cast and melt spunLa0.55M0.2Mg0.25Ni3.2C00.2Al0.1(M＝Zr,Pr)alloys,Met.Funct.Mater.21(2)(2014)2-7.文献4：Y.H.Zhang,Y.Cai,T.Yang,Z.H.Hou,G.F.Zhang,D.L.Zhao,Influence of meltspinning on the electrochemical hydrogen storage kinetics of Re-Mg-Ni-basedA2B7-type alloys,Rare Met.Mater.Eng.42(11)(2013)2201-2206.)，Ni/MH电池的最低使用温度可达248K附近，而目前对于La-Mg-Ni系A₂B₇型合金性能的研究大多还是其室温下的性能。

发明内容