[发明专利]一种快淬Ti-V基复合储氢合金电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储氢材料应用技术领域，尤其是涉及一种快淬Ti-V基复合储氢合金电极的制备方法。

背景技术

主相结构为体心立方结构的Ti-V基固溶体合金，因理论储氢量高达1018mAh/g，是LaNi5的三倍左右，显现了其作为Ni-MH电池负极材料的良好应用前景。它是所有已知镍氢电池负极材料中理论容量密度最大的，但是存在电化学循环性能和催化活性较差等缺点，限制了Ti-V基固溶体合金在电化学方面的应用发展。

近几年，科学家们采用快速凝固方法，使Ti-V基固溶体合金的电化学循环性能获得显著的改善。据文献报道，在近200次电化学循环下，快速凝固合金电极的容量保持率在90％以上。尽管采用快速凝固技术使Ti-V基合金电极的最大放电容量降低到225mAh/g，电化学活性及高倍率放电性能也降低了，但快速凝固方法对Ti-V基合金电化学循环性能的改善是非常显著的。

仅通过熔融快淬方法制得的电化学循环性能优异的单一Ti-V基合金电极，由于最大放电容量降低，丧失了其应有的优势。而AB5型粉末可以作为电化学催化剂激活Ti-V基合金的电化学活性，从而有效地提高Ti-V基合金的最大放电容量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种快淬Ti-V基复合储氢合金电极的制备方法，其制备工艺步骤简单、成本低、流程短且操作方便、使用效果好，所制备快淬Ti-V基复合储氢合金电极的电化学性能优良，综合了快淬Ti-V基合金电极优异的电化学循环性能和商品AB5型粉末良好电化学催化活性的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种快淬Ti-V基复合储氢合金电极的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、Ti-V基复合储氢合金熔炼及快速凝固：首先，在保护气氛下，采用金属熔炼设备对待处理Ti-V基复合储氢合金进行熔炼，所述金属熔炼设备为真空电弧熔炼装置或磁悬浮感应熔炼炉；同时，采用所述金属熔炼设备自带的快速凝固装置，对熔炼后的液态Ti-V基复合储氢合金进行快速凝固；随后，在保护气氛下，采用热处理炉对快速凝固后的Ti-V基复合储氢合金进行热处理，热处理温度为700～1300℃且热处理时间为1～20h；之后，对经热处理后的Ti-V基复合储氢合金进行破碎研磨，获得Ti-V基复合储氢合金粉末；

步骤二、Ti-V基/AB5型复合合金粉末制备：按照常规机械合金化方法，且采用高能球磨机对步骤一中所述Ti-V基复合储氢合金粉末和AB5型混合稀土系储氢合金粉末进行球磨，并制备出Ti-V基/AB5型复合合金粉末，所加入AB5型混合稀土系储氢合金粉末占所述Ti-V基/AB5型复合合金粉末的质量百分比为5～30％且球磨时间为10min～40h；

步骤三、Ti-V基/AB5型复合合金负极片制作：将步骤二中所述的Ti-V基/AB5型复合合金粉末、乙炔黑和氧化亚钴混合研磨均匀并获得混合料；同时混合研磨过程中，向所述混合料内部加入质量浓度为5～10％的粘结剂，且进行调匀后获得混合浆料；之后，将调匀后的混合浆料均匀涂覆在电池用Ni网上，并对涂覆有混合浆料的电池用Ni网先后进行折叠压边、真空干燥和模压后便获得成型片材，再在所述成型片材上焊装极耳后便获得Ti-V基/AB5型复合合金负极片；所述Ti-V基/AB5型复合合金粉末与乙炔黑和氧化亚钴间的重量比均为20～50∶1，所述粘结剂与所述混合料的重量比为0.8～1.5∶2，且所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇或轻丙甲基纤维素。

上述步骤一中所述的对熔炼后的液态Ti-V基复合储氢合金进行快速凝固时，采用甩带方法进行快速凝固，且甩带线速度5-40m/s。

上述步骤四中所述的强碱溶液为浓度为5～7mol/L的KOH溶液。

上述步骤一中所述的对待处理Ti-V基复合储氢合金进行熔炼时，所述保护气氛为纯氩气气氛。

上述步骤一中所述的对快速凝固后的Ti-V基复合储氢合金进行热处理时，所述热处理炉内的真空度不高于10^-2Pa。

上述步骤一中所述的热处理炉为程控单管烧结炉。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、制备工艺步骤简单、成本低、流程短且操作方便。