[发明专利]添加锆、钛元素的AB3型稀土‑钇‑镍系储氢合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有锆、钛元素的AB₃型稀土-钇-镍系储氢合金。

背景技术

储氢合金是上世纪60年代末发现的一类具有高存储氢密度的功能材料，已有储氢合金从组成上大致可分为六类：稀土系AB₅型如LaNi₅；镁系如Mg₂Ni、MgNi、La₂Mg₁₇；稀土-镁-镍系AB_3-3.5型如La₂MgNi₉，La₅Mg₂Ni₂₃，La₃MgNi₁₄；钛系AB型如TiNi、TiFe；锆、钛系Laves相AB₂型如ZrNi₂；钒系固溶体型如(V_0.9Ti_0.1)_1-xFe_x。

目前广泛使用的储氢材料是LaNi₅型储氢合金。该合金主要用作金属氢化物-镍二次电池(MH/Ni)的负极材料，其理论电化学容量为373mAh·g^-1，实际应用的商品负极材料Mm(NiCoMnAl)₅(其中Mm为混合稀土金属)的最大容量大约350mAh·g^-1。为了开发电化学性能更高或储氢量更大的储氢合金，对镁基合金的研究给予了高度的重视。镁基储氢合金材料的理论电化学容量高，尤其是稀土-镁-镍系AB₃型、A₂B₇型、A₅B₁₉型储氢合金的研究取得了重要进展，并进入产业化应用阶段。锆、钛系以及钒系储氢材料由于活化困难、成本太高等原因都未被广泛应用。

现有技术中已有对AB₃型La-Y-Ni储氢合金的报道，但合金中不含锆、钛元素，且储氢容量最高只有260mAh·g^-1(参见：“An electrochemical study of new La_1-xCe_xY₂Ni₉(0≤x≤1)hydrogen storage alloys”，Electrochimica Acta，46(2001)，P2385-2393和“New ternary intermetallic compounds belonging to the R-Y-Ni(R＝La，Ce)system as negative electrodes for Ni-MH batteries”，Journal of Alloys and Compounds，330-332(2002)，P782-786)。

目前广泛研究的AB₃型稀土-镁-镍系储氢合金中Mg元素为主成分之一。CN102660700A公开了一种AB₃型储氢合金及制备方法，该合金的化学式为La_0.35Pr_0.30Mg_xNi_2.90Al_0.30，其中x＝0.30～0.35。该合金成份中必需含有Mg元素。由于活泼金属元素镁的蒸汽压高，使得制造难度增大，合金成分难以控制，同时挥发的微细镁粉易燃易爆而存在安全隐患。

发明内容

本发明旨在提供一种不含有Mg元素的稀土系储氢合金，以克服现有技术中的不足。

一种通式为RE_xY_yNi_z-a-b-cMn_aAl_bM_cZr_ATi_B的稀土系储氢合金，其中，RE＝La、Ce、Pr、Nd、 Sm、Gd中的一种或几种元素，x＞0，y≥0.5，x+y＝3；M＝Cu、Fe、Co、Sn、V、W中的一种或几种元素，9.5＞z≥8.5(z＝9时为化学计量比AB₃型；z≠9时为非化学计量比AB₃型)，3≥a+b＞0，2.5≥c≥0，2≥A+B＞0。

进一步地，RE元素优选的含量范围为0.5～2.0；