[发明专利]掺杂的AB3型稀土-钐-镍系储氢合金、电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂的AB₃型稀土‑钐‑镍系储氢合金、电池及制备方法。该储氢合金的化学组成为RE_xSm_yNi_zMn_aAl_bM_cZr_dTi_e；RE选自除了Sm之外的稀土元素，M选自Cu、Fe、Co、Sn、V、W、Cr、Zn、Mo、Si中的一种或多种；a、b、c、d、e、x、y和z分别表示各个元素的摩尔分数；9.5＞a+b+c+z≥7.8，3≥a+b＞0，2≥c≥0，3≥d+e＞0，x＞0，y＞0.1，x+y＝3。本发明的储氢合金的多种电化学性能良好。

技术领域

本发明涉及一种掺杂的AB₃型稀土-钐-镍系储氢合金、电池及制备方法。

背景技术

氢能作为全球能源转型升级的绿色能源系统，正在逐步成为能源市场的主角。稀土储氢合金为重要的能源储存和转换材料。应用稀土储氢材料制造的镍氢(MH/Ni)电池已在新能源汽车领域中展现出明显的技术优势。

商业化的稀土储氢合金LaNi₅(AB₅)能量密度约为330mAh/g，难以满足镍氢电池向更高能量密度发展的需求。超晶格AB_3-3.8型La-Mg-Ni系稀土储氢合金具有较高的电化学容量。CN105274395A公开了化学式为La_1-a-b-c-dSm_aY_bA_cMg_dNi_xAl_yR_z的La-Mg-Ni型储氢材料。

CN110257649A公开了单相电极合金La_0.6R_0.15Mg_0.25Ni_3.5。CN104726747A公开了组成为La_0.54Pr_0.1Gd_0.2 Mg_0.16Ni_3.3Co_0.3Al_0.1的储氢合金。这些储氢材料中均含有Mg。金属镁具有熔点低和饱和蒸气压高等特性，使得金属镁在冶金熔炼时极易挥发，产生粉尘和发生爆炸，带来了极大的安全隐患且增加了储氢材料的成本。因此，需要开发不含Mg的稀土储氢合金。

CN1166863A公开了储氢合金(R_1-x L_x)(Ni_1-y M_y)_z，R表示La、Ce、Pr、Nd的混合元素，L表示Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc、Mg、Ca及其混合元素，M表示Co、Al、Mn、Fe、Cu、Zr、Ti、Mo、Si、V或其混合物。该储氢合金循环第100次时的容量保持率低。CN105463256A公开了一种镍氢电池用储氢合金，其化学组成为La_1-x-yCe_xRe_yNi_4.83-a-b-cCo_aMn_bAl_cM_d，Re为Y、Zr、Gd中的一种，M为Fe、Cr、Si中的至少一种。该储氢合金的最大放电容量较低，约为350mAh/g。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种掺杂的AB₃型稀土-钐-镍系储氢合金，尽管不含Mg，但循环第100次时的容量保持率高。进一步地，本发明的储氢合金的活化循环次数少。更进一步地，本发明的储氢合金具有较高的最大放电容量。本发明的另一个目的在于提供一种上述储氢合金的制备方法。本发明的再一个目的在于提供一种镍氢二次电池。

一种掺杂的AB₃型稀土-钐-镍系储氢合金，其化学组成如下所示：