[发明专利]一种贮氢合金粉的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种贮氢合金粉的表面处理方法。

背景技术

镍氢电池是近年来在贮氢合金技术和镉镍电池技术基础上发展起来的一种新型电池，作为一种新兴能源载体成为电池行业研究的热点，代表着碱性蓄电池的发展方向。由于镍氢电池具有比能量高、比功率高、可高倍率充放电、使用温度范围宽、使用安全、无记忆效应、不对环境造成污染等优点，因此被称为绿色电池。在能源紧张，环境污染的今天，镍氢电池显示出广阔的应用前景。

镍氢电池的负极活性材料为贮氢合金粉，贮氢合金粉的电化学性能对镍氢电池的各项性能有着重要影响，因此，人们一直致力于提高贮氢合金粉的电化学性能。

贮氢合金粉的电化学性能主要由贮氢合金粉的组成和制作工艺决定，不同组成的贮氢合金粉的电化学性能差别较大。相同化学组成的贮氢合金粉也常因制作工艺不同，而导致贮氢合金粉的电化学性能相差甚远。因此人们对贮氢合金粉的组成和制作工艺进行了深入研究，以获取电化学性能非常好的贮氢合金粉。对贮氢合金粉的组成和制作工艺的改进通常由贮氢合金粉生产商完成，对于商购的贮氢合金粉，其组成和制作工艺已经是确定的了，因而对于贮氢合金粉的使用者来说，由贮氢合金粉的组成和制作工艺所决定的贮氢合金粉的电化学性能也是确定的。

然而，除了贮氢合金粉的组成和制作工艺外，影响贮氢合金粉的性能的其它因素主要来自两个方面：一是贮氢合金粉表面的氧化物，表面氧化物会导致贮氢合金粉初期活性差，制成电极和电池时，必须经过多次充放电循环才能活化，由此而占用大量的充放电设备。而且上述表面氧化物，还会导致镍氢电池内阻增大、放电容量减少、充放电循环寿命下降等问题的产生。因此应当尽量除去贮氢合金粉表面的氧化物。贮氢合金粉表面的氧化物主要来自于：(1)贮氢合金粉的原料表面不可避免地带有氧化物，熔炼时难于完全除去上述氧化物；(2)即使在Ar、N₂等惰性气体保护下，在配料、熔炼、铸造、热处理、粉碎等制备过程，贮氢合金粉表面仍然会被氧化；(3)在包装、运输以及保存过程中，贮氢合金粉表面也会在被氧化。二是贮氢合金粉的耐碱腐蚀性，由于镍氢电池的电解液一般为6-8摩尔/升的强碱溶液如KOH、NaOH溶液，因此贮氢合金粉必须能长时间耐受强碱溶液浸渍。

为改善贮氢合金粉的电化学特性，贮氢合金粉的用户大多在使用前先对贮氢合金粉进行表面处理，以将合金粉颗粒表面的氧化物、氢氧化物层除去，以有效提高贮氢合金的初期放电率；同时将易溶于碱液的合金组成元素预先溶去，剩下难溶的合金组成元素镍、钴，以提高贮氢合金在电解液中的耐蚀性，延长循环寿命。

例如，JP10-162814公开了一种贮氢合金粉的表面处理方法，该方法包括用含有镍离子且能起缓冲作用的酸处理液对贮氢合金粉进行表面处理，其中酸处理溶液的pH为1-5，起缓冲作用的为弱酸与其弱酸盐以摩尔比1∶9-9∶1比例的混合物。使用该方法能够提高贮氢合金粉的初始活性。

JP10-149824公开了一种贮氢合金粉的表面处理方法，该方法包括将贮氢合金粉在含有至少一种贮氢合金粉组成元素的金属离子酸性溶液中浸渍，其中优选金属离子为镍离子，金属离子在酸性溶液中的浓度优选为20％至饱和浓度，酸性溶液的pH优选不超过4。

JP10-255779公开了一种贮氢合金粉的制备方法，该方法包括将贮氢合金粉在含有镍离子的酸性溶液中浸渍，其中镍离子在酸性溶液中的浓度为0.05-0.5摩尔/升，并且强调镍离子浓度超过0.5摩尔/升时，会有沉淀产生。

JP10-162820公开了一种贮氢合金粉的表面处理方法，该方法包括首先使用含金属离子的初始pH为0.5-3.0的酸处理液对贮氢合金粉进行表面处理，然后在含有氢气的气氛中在300-900℃下对所得贮氢合金粉进行热处理，所述金属离子为镍离子和钴离子中的一种，在处理过程中保持溶液的pH为4-6。使用由该方法处理得到的贮氢合金粉制成的电池的倍率放电性能达到90％，循环寿命达到1800次。