[发明专利]储氢合金材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种镍氢电池电极材料生产技术，具体公开了一种储氢合金材料的制备方法，包括以下步骤：a、按比例量取原材料；b、将原材料按照钇，镧，铈，锰，钐，镍的投料顺序依次投入带有氩气保护的熔炉内；c、去除物料中的水分；d、去除低沸点挥发物；e、使原材料充分熔融；f、反复破碎熔融；g、将产物投入熔炉内，升温至850～920℃，恒温5～10min后以20～50℃/min的速率降温至常温。其优点是：1)解决了Mg在合金冶炼过程中挥发的问题；2)能够极大地减少杂质对合金的影响。3)使合金内部晶相更加稳定，提高合金的循环次数。4)提高合金储氢材料的容量；扩大合金储氢材料的适用温度；降低吸放氢压力，5)使合金晶相更为均匀。

技术领域

本发明涉及无机材料及新能源领域，尤其涉及镍氢电池电极材料生产技术。

背景技术

传统化石燃料过度消耗导致的能源危机和环境问题迫使我们亟需开发清洁可再生能源。氢能以清洁高效、能量密度高和来源广泛等诸多优点受到人们的广泛关注。在氢气的制备、储运和应用等各个环节中，储氢是制约整个氢能循环使用的瓶颈。当务之急是找到经济、安全和高效的储氢手段。目前氢作为一种理想的清洁能源成为全世界研究和开发的热点，受到各国的普遍重视。氢能的研究主要包括了氢的制取、储存、转运和应用四个大的方面，美国和日本都在氢能的开发上投入了大量的人力物力，与此同时分别建立了相应的研究计划。国内也极为重视氢能的开发和利用，并将储氢材料作为一种新型的功能材料列入重点研究领域，促进了储氢材料领域的发展。在实际应用中，氢能的储存是关键问题，其中固态储氢领域受到了广大研究者的广泛关注。在众多的储氢材料中，金属合金材料被认为是较为理想的，其中以国内储量较大的稀土元素作为合金中的添加元素进行储氢材料的制备越来越被重视。

发展较早的镍氢电池，利用能与氢反应生成金属氢化物的储氢材料，将氢能转化为电能反复充放电，成为早期利用率较高的电池形式。镍氢电池是储氢材料中商业化应用最成功的代表。镍氢电池的发展分为三个阶段。第一阶段从20世纪60年代末至70年代末的可行性研究阶段，LaNb、Mg₂Ni、FeTi等合金被先后发现具有可逆吸放氢的性能引起了研究人员的广泛关注，可以作为一种新型的储氢和储能材料，并逐步发展成为一种新型的功能材料；第二阶段从20世纪70年代末至80年代末为实用性研究阶段，通过合金化的方法，提高了LaNi₅合金充放电循环稳定性。第三阶段从20世纪80年代初至今是产业化阶段，对合金的A侧B侧进行多种元素的合金化替代实验，优化制备工艺，极大的提高了合金的综合电化学性能，初步实现了稀土系储氢合金为负极材料镍氢电池的规模化生产。

近年来，镁基合金的研究取得的重大的进展(典型的如La-Mg-Ni合金材料)，人们用不同的方法合成各种类型的镁基合金，并用多种处理手段提高合金的性能。

申请在研究中发现，目前制备二元或多元的具有储氢性能的镁基合金都具有Mg₂Ni六方结构，其在合金的吸放氢动力学性能和抗氧化性能之间存在着制约，并且合金制备中难以避免Mg在合金冶炼过程中挥发的问题。近年混合动力车的兴起对电池的性能提出了更高的要求，按照目前方法制备的储氢合金材料已经无法满足混合动力车对电池的性能需求。因此，研发综合性能更优异的储氢合金材料是当前技术背景下电池生产领域发展的重要问题。

发明内容

为提高储氢合金电池的综合性能，同时避免Mg在合金冶炼过程中挥发的问题，本发明提供了一种储氢合金材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：储氢合金材料的制备方法，包括以下步骤：

A、按照以下质量分数量取原材料：镧13～18％，钇5～9％，钐9～15％，镍55～63％，锰3～6％，铈0.5～4.5％；

B、将量取好的原材料按照钇，镧，铈，锰，钐，镍的投料顺序依次投入带有氩气保护的熔炉内；

C、升温至120～150℃，恒温一定时间以去除物料中的水分；