[发明专利]储氢合金与纳米多孔镍复合材料(HSAs/NPNi)的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种储氢合金与纳米多孔镍复合材料(HSAs/NPNi)的制备方法，包括以下步骤：

a、在高纯氩气气氛中通过电弧熔炼的方法熔炼纯度≥99.5的镧、铈、钇、镍、钴、锰、铝，得到其铸锭；

b、将铸锭在氩气保护气氛下退火并机械研磨得到母合金粉末，其平均颗粒直径为50μm；

c、用简单的水热法制备Ni(OH)₂粉末，将1.4～1.5gNi(NO₃)₂，1.3～1.5g六次亚甲基四胺(HMT)和30～40ml超纯水的混合物加入到具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中；将密封的反应釜放入100～120℃电烘箱中保温10～12h，将绿色产物Ni(OH)₂通过离心收集；

d、将所制备的Ni(OH)₂与母合金在玛瑙研钵中研磨均匀进行集成；将混合物在电烘箱中干燥，然后在管式炉Ar/H₂混合气气氛中400～450℃条件下热还原5～6h，制备HSAs/NPNi复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种储氢合金与纳米多孔镍复合材料(HSAs/NPNi)的制备方法，其特征在于，所述步骤a中铸锭的成分不局限于AB₅，或是AB₂，AB₃型储氢合金。

3.根据权利要求1所述的一种储氢合金与纳米多孔镍复合材料(HSAs/NPNi)的制备方法，其特征在于，所述步骤c中制备Ni(OH)₂时，Ni(NO₃)₂和HMT是相同比例的不同质量。

4.根据权利要求1所述的一种储氢合金与纳米多孔镍复合材料(HSAs/NPNi)的制备方法，其特征在于，步骤d中管式炉的升温条件是1～3℃/min。

5.根据权利要求1所述的制备方法得到的储氢合金与纳米多孔镍复合材料(HSAs/NPNi)，其作为电极材料进行电化学测试，包括以下步骤：

a、先将0.25～0.255g活性材料，即HSAs/NPNi复合材料或母合金与1.0～1.02g羰基镍粉混合均匀，再由压片机在8～20MPa的压力下压制成直径为10～15mm的电极片，将电极浸在25～35wt％的KOH溶液中2～4h，使其在电化学测试前完全浸湿；

b、电化学测试是在一个标准的三电极系统中进行的，其中步骤a中制备的电极作为工作电极，烧结Ni(OH)₂/NiOOH电极作为对电极，汞/氧化汞(Hg/HgO)电极作为参比电极，25～35wt％的KOH溶液作为电解质；

c、用所述HSAs/NPNi复合电极作为工作电极进行放电容量测试是在ARBIN电池测试系统上进行的，在室温25℃条件下，电极以60mAg^-1(0.2C)的电流密度充电7.5h，静置30min，然后以60mAg^-1(0.2C)的电流密度放电至截止电压相对于Hg/HgO参比电极达到-0.74V，循环4次进行活化，达到最大放电容量C_max；

d、完全活化后，进行高倍率放电性能测试，电极以300mAg^-1(1C)的电流密度充电，然后以300,600,900,1200,1500,2400,3000mAg^-1(10C)的电流密度分别放电至截止电压：-0.65,-0.6,-0.5,-0.45,-0.4,-0.35,-0.3V，该截止电压是相对于Hg/HgO参比电极；

e、电化学性能测试是在IVIUM电化学工作站上进行的，在相对于开路电位(OCP)的振幅为5mV时进行交流阻抗测试，测试的频率范围由100kHz至5mHz；在50％放电深度条件下，在相对于OCP的电势扫描范围为-5至5mV时，进行扫速为0.05mV/s的线性极化曲线测试；在50％放电深度条件下，在相对于OCP的电势扫描范围为0至1.5V时，进行扫速为5mV/s的阳极极化曲线测试；在100％充电状态下，在相对于Hg/HgO的+500mV的电势阶跃下，进行4000s的电流-时间曲线的测试；

f、制备的储氢合金与纳米多孔镍复合材料(HSAs/NPNi)作为镍氢电池的负极，具有优良的高倍率放电性能，在放电电流密度为3000mAg^-1时，其容量保留率高达43.11％，为单独母合金电极的3.2倍。