[发明专利]一种镁基储氢合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镁基储氢合金材料及其制备方法，通过两类元素优化组合改良合金的恰当比例与合成条件，制备出放电比能量高，循环寿命长，大倍率放电性能好的镁基储氢合金材料，同时合金具有很高的安全性。这种材料耐过充过放性能好，能够广泛用于各种需要大容量移动电源的通讯、信息领域、燃料电池的储能系统，以及热泵、空调、潜艇、电动车辆等等方面。

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种大容量高稳定性镁基储氢合金材料及其制备方法。

背景技术

能源、信息和材料，是现代文明社会的三大基石。而涉及能源和材料两大领域的储能材料，更是人类可持续发展的物质基础。能源若不能存储，则不可能实现它的应用价值。面对日益严重的能源短缺、气候环境恶化，有效开发和利用太阳能，风能，海洋能这些一次绿色能源和氢能这一取之不尽用之不竭的二次能源，都不能回避存储问题，因此储能材料是绿色能源的应用的关键。

在众多的绿色能源中，氢能有着不可比拟的优点。除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料，化工燃料和生物燃料的发热值最高的，为(1.21～1.43)×10⁵kJ/kgH₂，是汽油发热值的3倍，焦炭发热值的4.5倍，乙醇发热值的4.7倍。氢气的燃点高，与空气混合时有广泛的可燃范围，燃烧速度快，因而氢能是一种安全、方便、高效的燃料。

氢能为洁净的能源选择，其关键技术之一就是安全且低成本地储存与输送氢气。由于钢瓶高压氢气储运以及液态氢储运的方式存在着储氢密度低、安全性差、耗能及成本高的问题，因此最具潜力的储氢方式乃是以金属或合金材料储存氢。储氢合金的原理是利用外界环境的温度或压力改变，使合金吸收氢气而形成合金氢化物。当需要利用氢气时，再由合金氢化物释放氢气。储放氢气的过程如扩散、相变及化合等阶段，均受到热效应与速度的限制而不易爆炸。

从七十年代开始，人们就开始重视储氢材料的研究，近年来的燃料电池、镍氢可充电电池的发展，促使人们寻找具有高性能的储氢材料，以满足应用领域日益扩大储氢储能要求不断提升的需要。作为具有实际应用价值的储氢材料，要求该材料储氢容量大，充放氢速度快，温度低，寿命长。几十年来，各国的科研人员进行了不懈的努力。在各种金属储氢材料中，人们普遍认为镁基材料是一种最有前途的储氢材料，因为它具有储氢容量大、密度小、资源丰富、绿色环保、成本低等优点。

此类储氢合金作为电动汽车电池的负极材料，在未来的动力电池领域有着不可估量的优势(续航能力强、安全性高、耐过充过放能力强、质量轻、成本低)。但是该材料也存在一些弱点，充放电循环稳定性较差等。因此改善镁基储氢合金的动力学和热力学性能，合成出具有充放电效率高、充放电稳定性好的新型复合材料，是镁基储氢合金走向电动汽车动力电池应用的关键。