[发明专利]一种无钴AB5型贮氢合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土贮氢合金材料，特别涉及一种无钴AB₅型贮氢合金。

背景技术

镍氢电池以其较高的比能量、可快速充放电、无污染和循环寿命长等优点得到了广泛应用。AB₅型稀土系贮氢合金以其在室温及常压下可逆地吸放大量的氢，具有易活化、吸放氢反应速度快等优点，作为Ni/MH电池负极材料得到大量研究。为了提高Ni/MH电池的市场竞争力，降低贮氢合金的生产成本和提高合金的电化学性能，成为贮氢合金研究的主要方向。在典型的AB₅型贮氢合金中，Co含量约占10％(质量)，而其成本约占合金原材料总成本的40％左右。此外，国际市场上Co的价格一路攀升，这样就对AB₅型贮氢合金的性能/价格比提出了更高的要求。因此，低估和无钴贮氢合金的开发成为科研工作者关注的课题。由于Co对AB₅型贮氢合金的循环稳定性具有关键性的作用，如何提高低估无钴贮氢合金的电化学稳定性，成为AB₅型贮氢合金研究的焦点。中国专利03108016.2公布了一种ANi_4.75-xB_xMn_1.25型无钴贮氢合金，其中A为La或富La的混合稀土元素，B为Cu、Fe、Cr、Sn、Mo、Si中的任一种元素或其中一种以上的元素组合，0.1＜x＜0.6。与目前使用的普通贮氢合金(Co含量为10％)相比，元素钴部分被Cu、Fe、Cr、Sn、Mo、Si取代，另一部分被元素Ni取代。合金的放电比容量达到310mAh/g，150次循环比容量保持率为90％。

发明内容

本发明贮氢合金材料的成分组成为：LaNi_aCu_bMn_cAl_d，其中a＝1.5～3.0，b＝1.5～3.5，c＝0.05～0.3，d＝0.03～0.3。

本发明稀土系AB₅型无钴贮氢合金的A侧由金属La组成，其中元素Ce、Pr、Nd等以杂质的形式存在；B侧含有元素Ni、Cu、Mn和Al。

与中国专利03108016.2公开的贮氢合金相比，本发明的贮氢合金除了元素钴被元素铜完全取代，元素镍也部分被元素铜取代，贮氢合金的成本进一步降低，同时贮氢合金的循环寿命得到提高。

附图说明

图1为实施例6贮氢合金的PCT曲线(45℃)。

具体实施方式

根据合金成分比例配料，其中金属La纯度在99％以上，其他金属纯度在99.5％以上。将配好的原料置于真空快淬炉，抽真空至0.05Pa，然后通氩气，压力0.05MPa，熔炼并甩成0.05～0.1mm的合金片；合金片在850～1000℃下处理4小时，冷却后，经机械球磨制粉，过筛，得到粒度小于0.075mm的贮氢合金粉。

按照上述贮氢合金粉制备工艺，得到如表1组成的贮氢合金粉实施例1～8；比较例为中国专利03108016.2公布贮氢合金。

从图1实施例6贮氢合金的PCT曲线可看出，本发明的贮氢合金具有较好的吸放氢性能，其45℃条件下的放氢平台为0.012MPa。

表1贮氢合金组成原子比

将贮氢合金粉约0.2g，与羰基镍粉以1∶3重量比均匀混合，在250MPa的压力下制成直径为15mm的圆片电极作负极，以烧结式氢氧化镍电极(容量为1200mAh)作正极，电解液为6mol/L的KOH溶液，组装成模拟电池，在室温(25℃)条件下，以0.2C充放电测试贮氢合金粉的放电比容量，以2C充电，2C放电测试贮氢合金粉的大电流放电性能及循环寿命，以比容量衰至最大值的80％作为循环寿命试验的终点，结果见表2。

从表2可看出，本发明贮氢合金粉的放电容量与中国专利03108016.2的贮氢合金基本相当，但其循环寿命得到了提高。在实施例6中，其放电比容量可达到309mAh/g，循环寿命达到411次。

表2贮氢合金放电性能