[发明专利]镍氢电池用稀土-镁-镍-铝系储氢合金及所制成的镍氢电池

说明书

技术领域

本发明涉及镍氢二次电池及负极材料，尤其涉及镍氢二次电池负极用高容量、长寿命、高倍率输出特性储氢合金及所制成的镍氢电池。 

背景技术

能源是社会发展和人民生活水平提高的重要物质基础之一。20世纪以来，一方面，煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭使人类面临“能源危机”；另一方面，化石能源所造成的环境污染问题如酸雨、温室效应等，严重影响了人类的生存与发展，而且有愈演愈烈的趋势。因此，寻找一种可替代传统碳氢化合物能源的新能源已成为各国科学家为之奋斗的目标，尤其对我国的发展极为重要。发展新能源及能源材料是我国进入21世纪必须解决的重大课题。 

在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气；氢的重量轻，方便携带、运送，是航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。 

在氢能利用方面，尤以在作为碱性二次电池(MH/Ni电池)负极材料方面发展最为迅速。金属氢化物(MH/Ni)电池是储氢合金作为负极材料的新型二次电池，具有能量密度比Ni/Cd电池高约1.5～2倍，且无污染、可大电流快速充放电、无记忆效应、工作电压在1.2V、与Ni/Cd电池可互换等特点。现已广泛应用于移动通信、计算机等各种小型便携式电子设备，并随研究工作的不断深入和技术的不断发展正在开发成商品化电动工具、电动车辆和混合动力车的动力源。镍氢电池由于其高能、安全、无污染、无记忆效应、价格便宜，受到各国普及电化学性能研究遍重视，被誉为二十一世纪的“绿色能源”而迅猛发展。然而，目前镍氢电池与锂离子电池相比虽然更加成熟、安全，但能量密度和功率密度存在一定差距，要想提高镍氢电池的优势，必须从原材料出发，开发一种容量大、寿命好和倍率放电性能优良的储氢合金。 

发明内容

镍氢电池由于绿色、环保，受到了人们的青睐，尤其是近几年，由于其良 好的安全性能，使得镍氢电池在HEV上得到了大面积的推广，真正实现了混合动力新能源车的商业化，随着新型化学电源的出现，镍氢电池在能量密度和功率密度方面的优势越来越不明显，因此本发明以解决目前镍氢电池在应用过程中出现的能量密度低和功率特性低的问题，开发一种适合镍氢动力电池使用的高容量、长寿命、高倍率输出特性储氢合金及所制成的镍氢电池。 

本发明的镍氢电池用储氢合金，为了解决如上所述的课题，提供一种具有以下通式的储氢合金，La_xR_1-x-yMg_yNi_t-a-b-cCo_aAl_bM_c(式中，R为从除La外的稀土元素以及Zr中选出的至少一种以上的元素，M为选自Mn、Fe、Zn、Cr、Mo、Sn、Si、Cu、V、Nb、Ta、In、Ca、P和B中的至少一种元素，并满足0.5≤x≤0.9，0.1≤y＜0.25，0＜a＜0.5，0＜b≤0.15，0≤c≤0.1，3.6≤t≤4.0)。 

具体制备方法为，将上述原子配比原料放入带单棍快淬设备的感应熔炼炉中，抽真空至1.0×10^-2Pa以下，通入氩气，气压为0.01-0.05Mpa，继续抽真空至1.0×10^-2Pa以下，通入氩气，气压为0.05-0.1Mpa，通入电流进行熔炼，当所有原料熔融后，将熔融金属导入中间包，并打开快淬设备，使铜棍转速达到要求转速，进行浇铸，然后将所得储氢合金小薄片在1073K-1373K氩气氛围下保温1-10小时，破碎成粉。通过上述方式得到如通式所描述的储氢合金，该合金具有A₂B₇和A₅B₁₉两种以上相结构。在熔炼过程中如需实现所需成分的精确体现，需对部分易挥发元素采用中间合金以及过量添加，如金属镁的添加在本实验过程中采用镍镁中间合金(含镁16.72％)，且镁元素整体过量30％左右。