[发明专利]一种Pr5Co19型超晶格Nd–Mg–Ni系单相合金电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Pr₅Co₁₉型超晶格Nd–Mg–Ni系单相合金电极材料，它具有Pr₅Co₁₉型超晶格结构，其组成为Nd_0.80～0.84Mg_0.16～0.20Ni_3.76~3.80，它具有优良的电化学循环稳定性和高倍率放电性能，经过200周充放电循环，容量保持率为≥75%，HRD₁₅₀₀≥60%；本发明还提供了该单相合金的制备方法，经过配料、压片和烧结步骤制备而成，方法简单、操作灵活可控，样品制备简单，制备条件稳定，制备的合金晶型完整、结构稳定、成分均匀，适于大规模生产，具有较高的可行性。本发明适用于制备Pr₅Co₁₉型超晶格Nd–Mg–Ni系单相合金电极材料。

技术领域

本发明属于新能源材料制备领域，涉及一种单项合金电极材料及其制备方法，具体地说是一种Pr₅Co₁₉型超晶格Nd–Mg–Ni系单相合金电极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，对镍氢电池负极材料的研究主要集中在RE–Mg–Ni系贮氢合金上，这类合金具有特殊的超晶格结构，其[AB₅]和[A₂B₄]亚单元沿着c轴方向按照1:1、2:1和3:1的比例堆垛形成AB₃、A₂B₇和A₅B₁₉型结构，每种结构又根据其所包含的[A₂B₄]亚单元的不同，分为2H和3R两种构型，分别为CeNi₃/ PuNi₃、Ce₂Ni₇/Gd₂Co₇和Pr₅Co₁₉/Ce₅Co₁₉型超晶格结构。由于这种特殊的超晶格结构，相比于商业化的AB₅型合金，此类合金表现出较高的放电容量和较好的活化性能，但是，这种超晶格结构的亚单元在反复吸/放氢过程中的变化程度不一致，引起合金结构发生畸变甚至遭到破坏，最终导致合金容量衰减加快。因此，提高合金结构稳定性从而改善合金循环寿命是这类超晶格结构合金亟待解决的关键问题。研究发现，随着亚单元[AB₅]/[A₂B₄]比例的增加，合金中[AB₅]和[A₂B₄]亚单元在吸/放氢过程中的体积变化的差值降低，亚单元匹配性得到改善，合金结构更加稳定，不容易发生氧化和腐蚀，因此A₅B₁₉型合金的循环稳定性优于A₂B₇型和AB₃型合金。同时，相比于A₂B₇型和AB₃型合金，A₅B₁₉型合金表现出更高的高倍率性能。