[发明专利]一种钇-镁-钙-镍系ABn型储氢合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钇‑镁‑钙‑镍系AB_n型储氢合金及其制备方法。该储氢合金的化学式为Y_aMg_bCa_cNi_xAl_yT_z，其中a、b、c、x、y、z分别表示元素之间的原子数比，T表示从Mn、Fe、Co、Zn、Sn、V、Cr、Mo、In、Cu、Si、P、Nb和B中选择的至少一种元素；其中，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1；0＜x≤3.8，0≤y＜3.8，0≤z＜3.8，3≤x+y+z≤3.8。本发明的储氢合金采用感应熔炼法制备。本发明的储氢合金具有较低的成本、较高的电化学放电容量、良好的活化性能和循环稳定性能，在镍氢电池负极材料中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于镍氢电池负极材料的钇-镁-钙-镍系AB_n型储氢合金及其制备方法，属于储氢合金技术领域。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日益严重，寻找其他高效环保的可替代能源已经成为目前社会的当务之急。氢气由于储存量丰富、环境友好等优点，具有良好的应用前景，得到了世界各国政府的广泛关注。迄今，阻碍“氢能经济”发展的关键因素是氢气的储存，因此选择合适的储氢材料就成为了人们研究的重点。

目前广泛使用的储氢材料是LaNi₅型储氢合金，该合金主要被用作金属氢化物-镍二次电池(MH-Ni)的负极材料，理论电化学容量为373mAh·g^-1。在实际应用中，该负极材料通常为Mm(NiCoMnAl)₅(其中Mm为混合稀土金属)其最大放电容量约为350mAh·g^-1，影响了未来在大功率和大容量动力电池领域中的应用。因此，具有更大电化学放电容量和更优秀综合储氢性能的稀土-镁基合金受到了广泛的关注。

与LaNi₅型储氢合金相比，稀土-镁基储氢合金具有更高的理论放电容量、更好的低自放电性能和更低廉的价格，具有非常大的研究价值和应用前景，得到了广泛的关注。目前，研究较多的稀土-镁基储氢合金主要包括稀土-镁-镍系AB₃型、A₂8₇型和A₅B₁₉型等合金，有些已经进入了产业化应用阶段。在这些储氢合金中，稀土一般都是采用La、Ce混合稀土，基本不含Y元素或者Y元素含量极少。此外，通过大量的文献调研发现，广泛研究或者部分产业化的稀土-镁基储氢合金成分中都不含有Ca元素。

此外，文献中仅有的有关Y-Mg-Ca-Ni系AB₃型合金的报道中，其制备方法为粉末烧结法，而且研究方法较为简单，仅测试了气态储氢容量，没有涉及到电化学性能的研究，也没有研究不同Ca元素的含量对其电化学吸放氢性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于镍氢电池负极材料的钇-镁-钙-镍系AB_n型储氢合金。该储氢合金具有较大的气态储氢容量和电化学放电容量、较好的充放电循环稳定性质和较为低廉的价格，具有广泛的应用前景。

本发明的另一目的在于提供一种所述储氢合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钇-镁-钙-镍系AB_n型储氢合金，其中，3≤n≤3.8，该储氢合金的化学式为Y_aMg_bCa_cNi_xAl_yT_z，其中a、b、c、x、y、z分别表示元素之间的原子数比，T表示从Mn、Fe、Co、Zn、Sn、V、Cr、Mo、In、Cu、Si、P、Nb和B中选择的至少一种元素；其中，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1；0＜x≤3.8，0≤y＜3.8，0≤z＜3.8，3≤x+y+z≤3.8。