[发明专利]镍－氢电池新型合金负极材料的制备方法

说明书

本发明属于镍-氢电池AB₃型合金负极材料的制备方法。

镍-氢电池以其比能量和比功率高、无记忆效应、耐过充电性能好及环境友好而称为绿色电池。以LaNi₅为代表的AB₅型负极与NiOOH为正极组成的镍-氢电池，除了作为移动通信、手提电脑和摄象机等的电源外，作为电动汽车的电源更具有诱人的前景。但是，AB₅型负极材料有其固定的缺点，如放电容量较低，理论值为372mAh/g及对气体敏感等。Zr基或Ti基AB₂型负极材料放电容量较高，理论值482mAh/g，但倍率放电性能令人失望和“活化”困难是其明显缺点。

中国专利99109925.7公开了稀土AB₂型拉维斯相合金作为镍-氢电池负极材料。该材料理论放电容量高于稀土AB₅型的材料，可达418mAh/g，克服了Zr基或Ti基AB₂型负极材料“活化”困难的缺点。

本发明的目的是提供一种镍-氢电池AB₃型合金负极材料制备方法，以稀土金属La或富La混合稀土金属(Mm)作为A元素，以Ni为B元素，形成六方结构AB₃型合金，理论放电容量425mAh/g。AB₃型合金在用Co,Mn,Al取代部分Ni元素后，其结构不变，仍是以六方AB₃型为主的多相结构。

稀土金属La或富La混合稀土为能与氢生成稳定氢化合物的元素，而Ni,Co,Al,Mn为与氢不能生成稳定氢化合物的元素，但Ni对氢的氧化还元反应起催化作用，Co和Al的氧化物在合金表面具有抗腐蚀作用。Mn的加入可提高负极合金材料的电化学容量。

本发明以市售纯度为3N的稀土金属La或富La混合稀土金属(Mm)，真空熔炼去除间隙杂质后，与市售Ni,Co,Mn,Al其配比为：La(Ni₁-_xCo_yMn_zAl_w)_3+δ；x=y+z+w；y=0.1-0.3；z=0.1-0.4；w=0.2-0.5；δ=0.05～0.3，在真空电弧炉真空度达1×10^-3Pa后充入经脱水处理的4N氩气至0.08MPa，用电弧熔炼3次，冷却破碎后研磨或在600-700℃氩气中退火6-7小时处理，然后破碎研磨，取300目以下合金粉作为镍-氢电池负极材料。

本发明充分利用稀土AB₃型非整比合金具有较大放电容量和“活化”较易的优点，进行成分优化和适宜的热处理工艺，研制放电容量高、易“活化”，特别是低温下，-25℃还能保持很高容量，适宜于在低温-25℃下应用的镍-氢电池的负极材料。

本发明提供的实施例如下；

实施例1：

按LaNi₂₇Co_0.3Mn_0.1Al_0.2配比，在真空电弧炉真空度达1×10^-3Pa后充入经脱水处理的4N氩气至0.08MPa，用电弧熔炼3次，冷却破碎后研磨，取300目以下合金粉0.15g，添加0.9gNi粉，在0.65T/cm²压力下冷压成φ10mm、厚1mm的薄片，在6M的KOH溶液中，以45mA/g电流充/放电，放电截止电压0.8V，室温下测定其放电容量为260mAh/g。

实施例2：

按LaNi_2.2Co_0.2Mn_0.35Al_0.45配比，在600℃氩气中退火6小时处理后研磨，用和实施例1相同的方法，室温下测定其放电容量为270mAh/g。

实施例3：

按LaNi_2.2Co_0.2Mn_0.35Al_0.45配比，在700℃氩气中退火7小时处理后研磨，用和实施例1相同的方法，室温下测定其放电容量为275mAh/g。

实施例4：

按LaNi_2.2Co_0.2Mn_0.35Al_0.45配比，在650℃氩气中退火6.5小时处理后研磨，用和实施例1相同的方法，室温下测定其放电容量为265mAh/g。

实施例5：