[发明专利]一种高性能单相La0.6

说明书

本发明公开了一种高性能单相La_0.6R_0.15Mg_0.25Ni_3.5电极合金及其制备方法，在熔炼过程中，添加过量的Mg、La和R元素，将合金切割成长方体铸锭，并焊接密封于密闭容器中，使合金铸锭体积和密闭容器体积比例为1:2.9~1:3.9，在氩气保护下进行分步热处理。通过调整热处理时合金体积与容器体积的比例，从而控制合金中易挥发元素的挥发量，最终得到特定元素组成的高性能单相La‑Mg‑Ni基储氢合金；制备的合金电极材料作为镍/金属氢化物电池负极材料时，其最大放电容达到387 mAh/g、150周的容量保持率达到82.7%、5C倍率放电容量达到215 mAh/g(56.4%)。

技术领域

本发明属于储氢合金电极材料技术领域，特别涉及一种高性能单相La_0.6R_0.15Mg_0.25Ni_3.5电极合金及其制备方法。

背景技术

个人便携式电子设备、电动车/混合动力车等的开发程度很大程度上取决于储能电池的发展。镍/金属氢化物（Ni/MH）电池由于功率高、环境兼容性好、安全性高以及抗过充/放电的优点，引起了研究者的广泛关注。目前商品化的AB₅型储氢合金本征容量较低，难以满足动力电池的发展需求。为了提高Ni/MH电池市场竞争力和扩大其应用范围，研发具有良好综合电化学性能的新型负极材料成为关键所在。

本世纪初，人们发现了一类新型La-Mg-Ni基储氢合金，该类合金具有特殊的超堆垛结构，是由[AB₅]单元格和[AB₂]单元格沿c轴方向堆垛而成，兼具了AB₅型合金和AB₂型合金的优势，其容量可以达到AB₅型储氢合金容量的1.3倍（410 mAh g^-1），而且活化性能良好，被认为是最有发展潜力的一类Ni/MH电池负极材料，并首先被三洋使用[K. Young, D.F.Wong, L. Wang, J. Nei, T. Ouchi, S. Yasuoka]。但是，该类合金目前存在的主要问题是综合电化学性能尤其是循环稳定性还有待提高，限制了其进一步发展。

为了改善La-Mg-Ni基储氢合金的综合电化学性能，尤其是循环稳定性，人们尝试了不同的方法，包括组分优化、热处理、表面处理、复合合金化等，特别地，Zhang等[L.Zhang, S.M. Han, D. Han, Y. Li, X. Zhao, J.J. Liu]通过对La_1.6Mg_0.4Ni₇铸态合金进行不同温度的退火处理，制备了一系列不同相组成的合金，其中包括一个2H-A₂B₇型单相合金样品。研究表明，相对于同批次多相合金而言，2H-A₂B₇型单相合金表现出较为优越的综合电化学性能，尤其是循环稳定性，具有很大的开发价值。但是，目前由于易挥发元素尤其是Mg元素的含量依然难以控制，以至于单相合金的制备工艺仍不稳定，获得单相结构合金带有一定的偶然性，也正因为如此，制备成功的单相合金大都只包含最基本La、Mg、Ni这三种元素，限制了元素合金化这一重要手段在提高其电化学性能方面的应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合金晶体结构完整的、便于生产应用的单相La-Mg-Ni基合金及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种高性能单相La_0.6R_0.15Mg_0.25Ni_3.5电极合金，所述合金具有2H-A₂B₇型单相结构，合金原子比例为La_0.6R_0.15Mg_0.25Ni_3.5，R为Pr、Nd、Gd中的一种。