[发明专利]一种A2B7镍氢电池负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池及电池储氢材料技术领域，特别涉及一种A₂B₇镍氢电池负极材料及其制备方法。

背景技术

镍氢电池具有能量密度高、安全性好、无污染、无记忆效应、价格适宜等特点，成为目前最具发展前景的“绿色能源”电池之一，广泛应用于移动电话、照相机、个人电脑等便携式电子产品和电动工具、电动车辆等大功率设备，对于移动应用、节约资源和保护环境具有重要意义。

目前研究的储氢合金负极材料主要有AB₅型稀土镍系储氢合金、AB₂型Laves相合金等几种类型。AB₅型合金最早被用于电极材料，对其研究也最广泛，已成功实现商业化，但储氢容量低，已接近理论极限。AB₂型Laves相合金具有储氢量大的特点，但还存在初期活化困难、高倍率放电性能较差以及成本较高等不足之处，有待进一步研究与改善。由于La-Mg-Ni系新型贮氢合金是由CaCu₅单元和Laves相单元组成的，因为AB₃合金结构和A₂B₇合金结构可表达为：

AB₃=1/3（AB₅）+2/3(AB₂)

A₂B₇=(AB₅)+（AB₂）

新型高容量AB₃型和A₂B₇型合金具有较高的放电容量，但是合金的容量衰减问题仍未解决。因此人们采用了元素替代、热处理等方法来改善AB₃型和A₂B₇合金的综合电化学性能。对于A₂B₇合金来说，A侧多采用Ce、Pr、Nd进行元素替代，但是Pr、Nd价格太高，其含量直接决定了储氢合金粉的价格。而B侧多采用Co、Mn、Al进行元素替代，但是Co价格约为Ni的2倍，其含量直接影响储氢合金的循环稳定性和储氢合金粉的价格。另外合金中A₂B₇相含量的高低决定了该合金粉的电化学容量，因此如何提高其相含量是解决的关键技术问题。以往研究中关于Sm对A侧替代的研究较少，从检阅到的文献来看，潘洪革尝试过在AB₅中添加极少量Sm，即仅有0.1at%，但是并未观察到任何特别之处。除此之外，未见任何A₂B₇合金中A侧元素用Sm大量替代La元素的研究报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种A₂B₇镍氢电池负极材料。

本发明的另一目的在于提供所述的A₂B₇镍氢电池负极材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种A₂B₇镍氢电池负极材料，包括含有如下结构通式的成分：La_xSm_yMg_2-x-yNi_zAl_7-z，其中0.30≤x≤1.10，0.70≤y≤1.50，5.78≤z≤7.47；

所述的A优选为镧（La）元素、钐（Sm）元素和镁（Mg）元素，所述的B优选为镍（Ni）元素和铝（Al）元素；

所述的A₂B₇镍氢电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将金属镧（La）、钐（Sm）、镍（Ni）、镁（Mg）和铝（Al）按摩尔比3.60～11.33：7.33～15.49：70.86～76.70：1.51～3.87：1.36～5.58置于感应熔炼炉坩埚中，抽真空后充入氩气，于1050～1350℃熔炼0.5～3h，得到金属熔炼液；将金属熔炼液注入水冷锭模，冷却，得到合金铸锭；

（2）将步骤（1）的合金铸锭置于保护气氛炉中，抽真空后充入氩气，于850～950℃退火2～8h，得到A₂B₇镍氢电池负极材料；

步骤（1）中：

所述的抽真空的真空度优选为10^-1～10^-2Pa；