[发明专利]一种提高AB2C9型La-Mg-Ni基合金贮氢性能的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氢化物电池，具体是一种提高AB₂C₉型La-Mg-Ni基合金贮氢性能的制备方法。

技术背景

近年来，随着数码相机、笔记本电脑、移动电话等小型便携式电子产品的广泛普及和应用以及电动自行车和电动汽车的产业化开发，同时加之对环境保护的要求，人们对高能量密度无污染的二次电池的要求越来越高，而Ni-MH电池作为一种绿色环保的二次电池正面临前所未有的机遇和挑战。目前提高Ni-MH电池竞争力的关键是提高其负极材料贮氢合金的贮氢性能。

目前对贮氢合金电极的研究主要有以下几类：AB₅型混合稀土系贮氢合金、AB₂型Laves相锆基和钛基合金、AB型Ti-Fe系列合金、Mg基合金、V基固溶体合金以及具有PuNi₃结构的AB₂C₉型合金。其中，AB₂C₉型La-Mg-Ni基合金，由于其电化学容量较高(一般360-410mAh/g)，电化学性能较好，成为新型贮氢合金研究的热点之一。但是，高容量的AB₂C₉型贮氢合金，因在电解液中电化学容量衰减太快而阻碍了其在实际中的应用。

为改善AB₂C₉型La-Mg-Ni基合金电极的循环稳定性，改善其制备工艺也是一条有效的途径，其中对合金进行真空退火处理以提高性能是常用的手段之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备AB₂C₉型La-Mg-Ni基合金的方法，该方法设备简单，能耗少，同时制备的合金成本低，储氢容量高，电化学性能良好。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种提高AB₂C₉型La-Mg-Ni基合金贮氢性能的制备方法，包括如下步骤：

1.以纯度均大于99.9％的La、Ti、Mg和Ni为原料，按合金化学组成La_2-xTi_xMgNi₉其中x＝0.1、0.2或0.3的原子比，以30g的总质量配好样品，Mg质量过量10％；

2.采用在纯度为99.99％氩气保护下磁悬浮感应熔炼的方法制备La_2-xTi_xMgNi₉合金，操作步骤如下：

1)熔炼方法：

①装入样品前将反应器清洁干净；

②合金熔炼前经3次抽真空并氩洗(氩气纯度为99.99％)处理；

③合金熔炼一般在约1atm纯度为99.99％的氩气保护下进行，加Mg熔炼时压力稍高，略大于1atm；

④合金熔炼过程将感应炉的频率从零逐渐增大直到合金完全悬浮，此时的频率为合金熔炼最高频率；

⑤合金在完全悬浮的状态下静置60秒后迅速将频率值调回零以停止加热；

⑥合金从反应器中取出前经自然冷却温度降至室温；

2)熔炼顺序：Ti-Ni→La-Ti-Ni→La-Ti-Mg-Ni。

3.对熔炼的La_2-xTi_xMgNi₉合金，机械研碎至直径小于1cm的颗粒装入石英管；

4.经三次抽真空并用纯度为99.99％的氩洗处理，在真空状态下密封石英管；

5.将上述密封石英管装入加热炉，进行退火处理：具体操作步骤为：0-100分钟温度由0℃-400℃，100-130分钟于400℃保温，130-180分钟温度由400℃-650℃或400℃-750℃，180-210分钟于650℃或750℃保温，210-260分钟温度由650℃-800℃或750℃-900℃，260-860分钟于800℃或900℃保温。

6.退火后，石英管从炉子中取出前经自然冷却温度降至室温，，制得退火的La_2-xTi_xMgNi₉(x＝0.1、0.2或0.3)合金。

7.将退火合金经机械研磨至200目，以备实验测试采用。