[发明专利]一种含钕贮氢合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含钕贮氢合金，化学通式为(Nd_aR_bT_{1‑a‑b‑m}Mg_m)(Ni_1‑xM_x)_y；其中，a、b、m、x和y满足下述条件：0.45≤a≤0.60，0.20≤b≤0.35，0.05≤m≤0.15，0≤x≤0.05，3.65≤y≤4.0；其中，R为La、Sm、Y中的一种或几种；T为Ce、Pr、Gd、Ca、Ti、Zr、Sc、Hf和Nb中的一种或几种；M为Al、Fe、Co、Mn、Zn、V、Cr、Cu、Mo和W中的一种或几种。本发明还公开了该贮氢合金的制备方法，依次经过感应熔炼和热处理制备得到。该贮氢合金具有较大的充放电容量以及良好的低温放电性能和循环稳定性，综合电化学性能优异。

技术领域

本发明涉及镍氢电池技术领域，尤其涉及一种含钕贮氢合金及其制备方法。

背景技术

全球化能源危机和环境污染问题迫使人们积极探索新能源，为了满足大型储能系统和清洁能源汽车等的发展要求，二次电池成为研究热点。在多种类型的二次电池中，锂电池具有能量密度高的优势，占据了重要的市场地位，但是锂电池电解液采用的是有机电解液，在使用过程中存在易燃、易爆炸等重大的安全隐患问题，相比之下，镍氢电池以碱性水溶液为电解液，安全环保，另外，镍氢电池还具有高功率、耐过充/放的优势，成为锂电池的有力竞争者，有望广泛应用到新能源汽车市场内中。

在镍氢电池的不断研究改进过程中，负极材料成为今年来的研究热点。传统的镧–镁–镍(La–Mg–Ni)系合金容量高，如据报道，La_0.7Mg_0.3Ni_2.8Co_0.5超晶格储氢合金电极材料作为负极活性物质使用时，其电化学容量可达410mAh/g。但是以稀土元素La含量为主的La–Mg–Ni系循环稳定性差，在循环过程中，La、Mg等活性元素易溶解到电解液中，遭受电解液的腐蚀，生成La₂O₃、La(OH)₃、Mg(OH)₂、MgO等氧化物和氢氧化物，造成镍氢电池电化学容量的大幅度衰减。这一点对该类合金电极电化学循环寿命造成很大损失，使La–Mg–Ni系贮氢合金在镍氢电池领域的大规模应用中面临巨大挑战。Liu等人报道的La_0.7Mg_0.3Ni_3.4Mn_0.1储氢合金电极材料，经过90圈充放电循环后，容量衰减至最大容量的25.5％，难以满足储氢合金电极材料在镍氢电池领域的应用要求。

有鉴于此，开发研究新型的储氢合金，对于全面提高储氢合金性能，促进储氢合金作为镍氢电池负极材料、进一步推动镍氢电池在新能源领域中的实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明旨在提供一种含钕贮氢合金，该合金的化学通式为(Nd_aR_bT_1-a-b-mMg_m)(Ni_1-xM_x)_y；该贮氢合金具有较大的电化学容量以及良好的低温放电性能和循环稳定性；

本发明还提供了一种含钕贮氢合金的制备方法，过程简单，易于控制，合金锭通过感应熔炼制备而成，并通过多段的升温控制热处理，保证了合金的相组成及含量，避免了杂相生成，保证了合金的储氢性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种含钕贮氢合金，化学通式为(Nd_aR_bT_1-a-b-mMg_m)(Ni_1-xM_x)_y；