[发明专利]镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉及其制备方法

说明书

本发明提供了一种镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉，其组成成分包括La、Ce、Y、Ni、Co、Mn和Al，其中La的质量占比为25％～27％，Ce的质量占比为4.5％～6.5％，Y的质量占比为0.1％～1％，Ni的质量占比为58％～60％，Co的质量占比为2％～3％，Mn的质量占比为4％～6％，Al的质量占比为1.5％～2％。还提供本发明镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉的制备方法。本发明的镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉，不含Pr、Nd元素，且Co含量也较低，其制备方法优良可行，使用其制作的镍氢动力电池在满足高功率大电流放电、长寿命需求的同时，降低镍氢动力电池的成本，从而提高镍氢动力电池的市场竞争力。

技术领域

本发明涉及一种镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉及其制备方法。

背景技术

镍氢电池以其有较高比容量，可快速充电、耐过充、无污染循环寿命长等优点在移动电话、笔记本电脑、电动汽车等领域得到广泛的应用。尤其是作为动力电池的使用在日本丰田及国内吉利等公司的混合动力车上已经广泛的使用。随着稀土价格的持续升高，尤其是镨、钕金属的大幅度提高，给镍氢动力电池的生产成本带来了极大的压力。目前现有储氢合金粉多为含镨、钕型，其成本相对较高。故研究无镨钕型镍氢动力电池用低成本储氢合金粉为目前的研究方向之一。

发明内容

本发明旨在提供一种成本较低、PCT平台压合理、性能较高的镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉，同时还提供本发明镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉的制备方法。

本发明通过以下方案实现：

一种镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉，其组成成分包括镧La、铈Ce、钇Y、镍Ni、钴Co、锰Mn和铝Al，其中La的质量占比为25％～27％，Ce的质量占比为4.5％～6.5％，Y的质量占比为0.1％～1％，Ni的质量占比为58％～60％，Co的质量占比为2％～3％，Mn的质量占比为4％～6％，Al的质量占比为1.5％～2％。

进一步地，所述组成成分中的La、Ce和Y规定为A侧元素，所述组成成分中的Ni、Co、Mn和Al规定为B侧元素，B侧元素的摩尔总数与A侧元素的摩尔总数的比值为5.26～5.35。

一种如上所述的镍氢动力电池用高性能低成本储氢合金粉的制备方法，具体按以下步骤进行：

(1)按组成成分中各金属元素的质量占比称取各金属原料，将称好的原料按底层为镍金属、中下层为钴和锰金属、中上层为镧、铈和钇金属、顶层为铝金属的方式顺序放入铸片式真空熔炼炉的坩埚中；

(2)将真空熔炼炉抽真空至≤3Pa，使用低频加热功率提高真空熔炼炉温度至150～300℃，之后持续抽真空一定时间，直至去除原料中的杂质及水汽；持续抽真空时间一般控制为20～30min即可；

(3)真空熔炼炉停止加热，往真空熔炼炉内充入氩气，直至真空熔炼炉内压力为30～40KPa，之后分三阶段加热进行原料熔化，第一阶段调节真空熔炼炉的功率为额定功率的20％～30％，直至原料开始缓慢熔化，第二阶段调节真空熔炼炉的功率为额定功率的50％～60％，直至原料完全熔化形成熔体，第三阶段调节真空熔炼炉的功率为额定功率的80％～90％，直至真空熔炼炉温度提高至1300～1400℃，之后粗抽真空直至真空熔炼炉内压力为4～5KPa，以除去真空熔炼炉内部的杂质气体；

(4)真空熔炼炉停止加热，再次往真空熔炼炉内充入氩气，直至真空熔炼炉内压力为30～40KPa，通过调节真空熔炼炉的功率为额定功率的80％～90％以提高真空熔炼炉温度至1450～1500℃，之后将熔体浇铸水冷甩带成型为0.28～0.35mm厚度的合金薄片；水冷辊即为循环水冷保护的旋转铜辊；

(5)将合金薄片在充有保护气体且温度为1010～1050℃的条件下热处理保温5～7h，合金薄片在冷却后经冲击磨制粉，制成的粉经过筛后制得平均粒径为40～50μm的储氢合金粉。