[发明专利]La-Mg-Ni储氢合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储氢材料技术领域，具体而言，涉及一种La-Mg-Ni储氢合金及 其制备方法。

背景技术

作为新一代镍氢电池负极用材料，La-Mg-Ni(3≤B/A＜5)储氢合金在放电容 量和高倍放电能力上都较传统AB₅型合金拥有更大的潜力。然而，La-Mg-Ni储 氢合金在电化学循环过程中容量的快速衰退是限制其应用的最大瓶颈。因此，如 何在保证高容量和倍率放电能力的前提下提高电化学循环稳定性，成为该系合金 开发的关键。

研究表明，La-Mg-Ni合金失效的重要原因是合金在碱性溶液中发生的腐蚀。 从材料腐蚀学的角度来看，获得单相组织是提高合金耐腐蚀性的重要途径。 La-Mg-Ni体系中含有多种化合物相，到目前为止La-Mg-Ni体系中被报道可以形 成AB₂、AB₃、A₂B₇、A₅B₁₉、AB₅型相以及二元体系中不存在的A₆B₂₄型相。在 诸多相结构类型中，A₂B₇型相被发现具有较高的放电能力和优异的循环稳定性。 因此，尽量提高A₂B₇型相的含量甚至获得单一类型的A₂B₇型结构是进一步提高 La-Mg-Ni该系合金循环稳定性的关键。

然而，采用常规的熔炼方法，La-Mg-Ni体系合金通常包含三种以上的相结 构。虽然退火处理能够显著提高A₂B₇型相的含量，但单一类型的A₂B₇型相难以 获得。特别是AB₅型相的熔点较高、难以分解，即使通过长时间热处理仍难以 消除。

例如，公开号为101353733的中国专利公开了一种La-Mg-Ni储氢合金的制 备方法，包括：将配制的合金放入氩气保护下高频悬浮熔炼炉的铜坩埚中熔炼， 反复熔炼三次；将上步骤得到的合金进行热处理，条件是升温至800～1000℃， 保温4-24小时，得到含少量LaNi₅相的La₂Ni₇型的合金。

又例如，公开号为10228668A的中国专利公开了一种镁基储氢合金，由Mg、 Ni和Mm三种组分组成，其中且Mm由Ce和La组成，该镁基储氢合金通过 以下步骤制备得到：将Ni和Mm先熔炼制备预合金，然后在加热温度为镁熔 点以上将制备的预合金碎化之后再与Mg进行感应熔炼，以得到镁基储氢合金 的镁基储氢合金。然而，该方法制备得到的镁基储氢合金包括Mg、Mg₂Ni和 MmMg₁₂三个物相。

因此，如何能够制备单一A₂B₇型相的La-Mg-Ni储氢合金，且使其工艺步骤 简单、耗时短以及达到产业化规模的要求，成为目前亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种La-Mg-Ni储氢合金及其制备方法，以获得 单一A₂B₇型相的La-Mg-Ni储氢合金。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种La-Mg-Ni储氢合 金的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将按比例配制的混合金属原料进行熔 炼，得到液态合金；将液态合金喷落在冷却辊上进行快速冷却，得到快淬后合金， 其中冷却辊的表面线速度为3～8m/s；将快淬后合金进行热处理，热处理的步骤 包括：在惰性气体的保护下，先在500～600℃下保温1～2小时，再在700～800℃ 下保温1～2小时，最后在800～900℃下保温2～6小时。

进一步地，将混合金属原料进行熔炼的步骤包括：向真空感应熔炼炉充入 0.01～0.1MPa的惰性气体；之后在1573K～1873K的温度下将混合金属原料熔化， 并保持1～5分钟。