[发明专利]一种La－Mg－Ni系贮氢电极合金的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种La-Mg-Ni系贮氢电极合金的改性方法，尤其涉及一种贮氢电极合金的磁热处理改性方法，属于金属功能材料技术领域。

背景技术

近年来，许多发达国家立法禁止使用污染环境的Ni-Cd电池，这为能量密度高、耐过充、无污染的Ni/MH电池迎来了新的发展机遇。然而目前已经商业化的稀土系AB₅型CaCu₅结构电极合金由于放电容量较低，难以满足实际应用的需要。随着石油资源价格的逐渐攀升，开发价格低，容量高，寿命长的电极合金显得越来越迫切。

近来，一种新的R-Mg-Ni基(R是稀土或Ca)AB₃型电极合金由于成本低，容量高，有望成为满足市场要求的新一代电极合金。Kadir等研究认为该类合金具有PuNi₃型结构。Kohno等发现La₅Mg₂Ni₂₃型电极合金La_0.7Mg_0.3Ni_2.8Co_0.5具有最大的放电容量，可以达到410mAh/g，但仅在30次充放循环过程中具有较好的稳定性能。Pan等系统深入的研究了La_0.7Mg_0.3(Ni_8.5Co_0.15)_x(x＝3.15-3.8)体系合金，发现最大放电容量可以达到398.4mAh/g，经过50次循环后合金的容量保持率为52.71％，循环性能却有待提高。

热处理使贮氢合金化学成分更均匀，降低晶格应力，增加贮氢合金电极的有效导电比表面积，降低电极表面的电荷转移电阻，使贮氢电极合金的平衡压降低，循环性能更稳定，从而改善贮氢合金电极的电化学性能。磁场作为一种重要的物理场，在贮氢合金制备和处理中得到了一定程度的应用。Varin等人利用磁场改变球磨过程中磨球的能量，制备出了性能较好的镁基储氢合金。Li等人在磁场条件下运用氢化燃烧法成功合成了Mg₂FeH₆，该合金在1000s内吸氢量可达6.75wt.％。Pan及马建新等对AB₅型合金La_0.9Sm_0.1Ni_2.0Co_3.0进行了磁处理，研究发现合金的最大放电容量从热处理的198.5mAh/g增加到磁处理的225.6mAh/g，最大放电容量磁处理比热处理提高了13.6％。

发明内容

本发明的目的是提供一种La-Mg-Ni系贮氢电极合金的改性方法。

本发明的目的是通过以下技术手段来实现的。

一种La-Mg-Ni系贮氢电极合金的改性方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：

1)将La-Mg-Ni合金按照化学计量比配料，然后在真空悬浮熔炼炉中熔炼；

2)将熔炼好的合金置于不锈钢坩锅中，再将坩埚置于反应釜中，抽真空到5.0×10^-3Pa；将反应釜放入加热炉内，并一同置入磁感应强度为0.5～6T的强磁场中；

3)将加热炉以5～10℃/min的速度升温到800～900℃，保温1～4h，随炉缓冷至200℃以下；

4)将反应釜和加热炉从强磁场中取出，待炉温接近室温时，打开反应釜，取出坩埚，即可得到磁热处理过的La-Mg-Ni系贮氢电极合金。

上述的强磁场为稳恒强磁场。

采用本发明磁热处理的La-Mg-Ni贮氢系电极合金，尤其是在850℃ 1T磁感应强度下处理的La-Mg-Ni合金放电容量有了极大的提高，同时放电平台性能得到了明显的改善。本发明所涉及的一种贮氢电极合金的磁热处理改性方法，将为改善其他贮氢电极合金的综合性能提供参考依据。

本发明方法与现有贮氢电极合金热处理技术相比，具有以下特点：

1)合金在处理过程中耗时短(1～4h)，较常规的热处理的时间(一般8～12h)短；

2)贮氢电极合金经过磁热处理后，其放电容量得到了提高，放电曲线更加平坦。

本发明方法的设备主要组成为：提供稳恒强磁场发生源(超导强磁体)、一组控温系统(由在磁场下输出直流的整流箱和一个智能控温箱)，一个密闭隔绝空气的高压反应釜。本发明方法处理的La-Mg-Ni系合金具有容量高、放电平台性能和放电稳定性好等特点。

附图说明

图1本发明中强磁场发生装置及处理样品于磁场中的位置示意图。