[发明专利]一种贮氢合金粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种贮氢合金粉的制备方法。

发明内容

近年来，由于便携式电子器件的发展和交通动力能源的革命，高能电池能源的研究与开发已成为世界各国学术界和产业革命的热点。镍氢电池因为能量高、安全性好、无污染、无记忆效应，价格适宜而受到广泛重视，是数码相机的主要供电电池类型之一，例如普通五号(AA型)镍-氢二次电池即是常用的镍-氢二次电池(Ni/MH)。

目前Ni/MH二次充电电池为了满足电子产品的需求，正朝着高容量和高循环性能的方向发展。但是由于镍氢电池的电解液一般为强电解液，因此作为负极材料的贮氢合金浸泡在强碱电解液中时，常常面临严重的化学腐蚀和电化学腐蚀问题，从而导致循环性能下降。

为了解决负极合金腐蚀而引起的电池容量以及循环性能下降的问题，表面包覆处理很早就被引入到贮氢合金制备过程当中，即在合金表面包覆一层耐腐蚀的金属膜，来缓解合金表面的腐蚀，延长合金电极的循环寿命。例如，CN 1094807C公开了一种镍基合金粉的表面化学镀镍方法，该方法包括将合金粉进行酸处理，然后在底液中进行化学镀镍，所述底液含有硫酸镍60-100克/升、柠檬酸三钠20-40克/升、氯化胺10-35克/升、次磷酸钠20-50克/升、氢氧化钠10-30克/升。

在电池使用初期，含有经包覆处理的贮氢合金的电池与含有未经包覆处理的贮氢合金的电池相比，放电容量以及循环性能明显要好。但是，随着循环次数的增多，电池放电容量下降较快，循环性能也变差。因此，电池使用寿命仍然很短。

发明内容

本发明的目的是为了克服含有现有方法制备的贮氢合金的电池放电容量低、循环性能差的缺点，提供一种能提高镍氢二次电池放电容量以及循环性能的贮氢合金粉的制备方法。

贮氢合金在包覆了金属膜之后确实能抑制电解液对贮氢合金的腐蚀，能提高电池容量以及循环性能。但是，本发明的发明人经研究发现，贮氢合金在充放电过程中，由于不断进行吸放氢行为，而会引起贮氢合金颗粒的膨胀和收缩，从而导致合金颗粒的破裂，裸露出合金内表面。因此，随着循环次数的增多，电池内的电解液会进入到破裂的合金颗粒间，导致贮氢合金腐蚀，从而使得电池容量降低，循环性能变差。

本发明提供了一种贮氢合金粉的制备方法，该方法包括在贮氢合金粉表面包覆金属，其中，在包覆金属前，还包括至少一次吸氢过程和放氢过程，所述吸氢过程包括将所述贮氢合金与压力为0.1兆帕以上的氢气接触，所述放氢过程包括将吸氢过程得到的贮氢合金抽真空至压力为1×10⁴帕以下。

本发明通过将贮氢合金粉在包覆金属前先进行吸放氢处理，贮氢合金氢致粉化，使得贮氢合金粉在再次进行吸放氢过程中，颗粒的膨胀、收缩行为减少、减弱，从而避免合金颗粒的破裂，使金属包覆结构稳定地存在，从而保持电池具有良好的循环性能，延长电池的使用寿命。例如，采用本发明的方法制得的电池的500次循环后容量维持率在75％以上，而现有技术制得的电池仅为60％左右。

另外，贮氢合金经预先氢致粉化后，再进行包覆，使得贮氢合金抗腐蚀能力增强，因此，采用本发明制得的贮氢合金制成的电池具有更高的放电容量。

附图说明

图1为贮氢合金粉的平均粒子直径随吸放氢循环次数的变化曲线图。

具体实施方式

根据本发明，所述贮氢合金粉先进行吸放氢处理氢致粉化后，再包覆金属。所述吸放氢过程为先将贮氢合金粉置于氢气气氛中进行吸氢，然后抽真空使合金中的氢解析放出，从而使得贮氢合金粉化。

所述贮氢合金的吸氢在压力大于合金吸氢平台压的氢气气氛中即可实施，所述吸氢平台压是指吸氢平衡压随吸氢量不再发生变化的压力。本发明所述吸氢过程包括将所述贮氢合金与压力为0.1兆帕以上的氢气接触。压力升高能使吸氢速度加快，氢致粉化效果变好，但是贮氢合金粉吸氢量存在饱和值，当吸氢量超过饱和值时，再增加压力，对贮氢合金也不会产生进一步的作用，而且压力过高，对设备的要求也相应提高。因此，本发明优选所述贮氢合金与压力为0.1-5兆帕的氢气接触。

所述放氢是通过抽真空的方法使贮氢合金中的氢解析放出。本发明所述放氢过程包括将吸氢过程得到的贮氢合金抽真空至压力为1×10⁴帕以下。抽真空的压力越低，贮氢合金放氢越充分，氢致粉化效果也越好，但是，真空度越低对设备要求也越高。因此，优选抽真空至压力为1×10^-5-1×10²帕进行放氢。另外，为了使所述放氢更加快速、充分，优选情况下，所述放氢过程的温度为40-300℃。