[发明专利]含铜低钴的稀土储氢电极合金

说明书

本发明属于可应用于制造储氢式可充电电池负极的储氢电极合金材料。

利用储氢合金可以在一定的压力和温度条件下可逆吸收与释放氢的特性，使用其制造负电极从而制造碱性储氢式可充电电池的努力由来已久(P.A.Boter，US Patent 4,004,943(1977))。70年代即有人尝试使用二元AB₅型稀土合金(A为稀土元素，B为过渡族元素)LaNi₅制造储氢电池，但由于LaNi₅二元合金的电化学循环稳定性差，这一努力一度受挫。同时，简单的单元素Cu，Al等替代的尝试(如LaNi₄Cu或LaNi_4.5Al_0.5)也未能改变这种状况(T.Sakai et.al.，J.Les5-Comm.Met.，161(1990)193)。

80年代中期，荷兰菲利普公司成功地发展了以La_0.8Nd_0.2Ni_2.5Co_2.4Si_0.1为代表的多元储氢材料系列，其特点是采用大量贵重元素Co作为性能稳定化的主要元素进行元素替代的方法，使稀土储氢电极合金材料的电化学循环稳定性得到了大幅度的改善，促进了储氢电池的研究与发展(J.J.G.Willems，Philips J.Res.，39(1984)1)。但伴随这一性能改善的是由于大量使用了贵重元素Co(约占合金重量的30％)而引起的原材料成本的大幅度提高。

80年代末至90年代初，以日本工业界为首的世界电池产业在大量研究的基础上又广泛采用了使用混合稀土Mm(或富La混合稀土Ml)替代单一稀土元素La的方法，发展出了以MmNi_3.5Co_0.7Al_0.8或MmNi_3.5Co_0.8Mn_0.4Al_0.3为代表的合金系列(T.Sakai et.al.，J.Alloys &Compounds，180(1992)37)，进而日本三洋公司在这一合金的基础上又研制出了Mm(Ni，Co，Mn，Al)_x(4.5＜x＜4.8)的所谓非化学计量的合金系列，如Mm(Ni_0.64Co_0.2Mn_0.12Al_0.04)_x合金(M.Tadokoro et.al.，J.Alloys &Compounds，192(1993)179)。上述这类合金一般都具有良好的循环稳定性和高于250mAh/g的电化学容量，因而成为目前广泛使用的合金系列。由于此合金在一定程度上降低了合金材料的含Co量，因而使材料的成本得到了一定程度的降低。但即使如此，储氢电极合金材料中的Co含量仍然达到重量百分比10％左右，使Co的成本仍然占了合金原材料成本的40％。显然，进一步降低合金的含Co量将有利于节省大量的贵重元素Co，从而进一步降低材料成本，具有较大的实际经济意义。