[发明专利]一种钇‑镍稀土系储氢合金及含该储氢合金的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种AB₃型RE-Y-NiMnAl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_3-4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好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。

文献《An electrochemical study of new La_1-xCe_xY₂Ni₉(0≤x≤1)hydrogen storage alloys》(Electrochimica Acta，46(2001)：2385-2393)和文献《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)：782-786)报道了AB₃型La-Y-Ni储氢合金，但合金中不含有Mn和Al元素，且储氢容量最高只有260mAh·g^-1。

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。如CN102660700A公开了一种AB₃型储氢合金及制备方法。AB₃型储氢合金的化学式为：La_0.35Pr_0.30Mg_xNi_2.90Al_0.30，其中x＝0.30～0.35。该专利合金成份中不含有Y元素，但必需含有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。

本发明涉及一种通式为RE_xY_yNi_z-a-bMn_aAl_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；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)，3.5≥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0.5～2.0；

进一步地，Al元素优选的含量范围为0.2～1.0。