[发明专利]添加锆、钛元素的A5B19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A₅B₁₉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。

已有报道的A₅B₁₉型稀土-镁-镍系储氢合金中Mg元素为主成分之一。如CN101210294A公开了一种A₅B₁₉型合金，其特征在于该A₅B₁₉型合金的组成符合通式X_5-aY_aZ_b，式中，X为稀土金属中的一种或几种，Y为碱土金属中的一种或几种，Z为Mn、Al、V、Fe、Si、Sn、Ni、Co、Cr、Cu、Mo、Zn和B中的一种或几种，0＜a≤2，17.5≤b≤22.5。CN102195041A公开了一种碱性蓄电池用储氢合金，组成式La_xRe_yMg_1-x-yNi_n-m-vAl_mT_v(Re：包括Y的稀土类元素；T：Co、Mn、Zn；0.17≤x≤0.64、3.5≤n≤3.8、0.06≤m≤0.22、v≥0)，主相的结晶构造是A₅B₁₉型构造。上述专利合金成份中必需含有碱土金属或Mg元素，不含有Zr、Ti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，12.5≥z≥11(z＝11.4时为化学计量比A₅B₁₉型；z≠11.4时为非化学计量比A₅B₁₉型)，4≥a+b＞0，3.5≥c≥0，2.5≥A+B＞0。

进一步地，RE元素优选的含量范围为0.5～2.0；

进一步地，Mn元素优选的含量范围为0.5～2.5；

进一步地，Al元素优选的含量范围为0.2～1.0；