[发明专利]多元含钆稀土储氢材料、负极、电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种多元含钆稀土储氢材料、负极、电池及制备方法。本发明的储氢材料的组成如通式为RE_xGd_yNi_{z‑a‑b‑c}Mn_aAl_bM_c，其不含Mg元素；RE选自除Gd以外的稀土金属元素；M选自Cu、Fe、Co、Sn、V、W、Cr、Zn、Mo和Si元素中的一种或多种；x、y、z、a、b和c表示各个元素的摩尔分数；x0，y≥0.5，且y+x＝6；25≥z≥17；7≥a+b0；5≥c0。采用本发明的多元含钆稀土储氢材料制备的电极具有较长的使用寿命和优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种多元含钆稀土储氢材料、负极、电池及制备方法。

背景技术

储氢技术是氢能源应用走向产业化、规模化的关键，而储氢材料则是储氢技术发展的重要基础。用稀土储氢材料作为负极活性材料制成的镍氢动力电池，具有安全性高、环境适应温度范围广、环保等优点，被广泛应用于新能源汽车、智能电网储能和通信基站储备电源等领域。

目前，研发高容量、长寿命、放电性能优异的储氢材料是当前储能技术的重要核心内容。RE-Ni系稀土储氢材料因其具有优良的电化学性能和更大的储氢容量，受到世界各国研究人员的广泛关注。但是，为了提高RE-Ni系稀土储氢材料的电化学性能，往往需要添加Mg元素，而Mg元素易挥发和氧化，而且挥发的微细Mg粉易燃易爆，成为制约该系材料发展应用的重要问题。

CN105220015A公开了一种高容量含镁稀土储氢合金，该储氢合金按照原子个数比的化学组成为：Mm_aMg_bNi_xCo_yAl_z，其中Mm为La、Ce、Pr、Nd、Y中的一种或几种，0.80＜a＜0.95，a+b＝1，2.30＜x＜3.10，0.45＜y＜0.70，0.01＜z＜1，3.3≤x+y+z≤4.0。该储氢合金的放电容量得到提高，但是其自放电特性不佳；而且由于其含有Mg元素，制约了该储氢合金的实际生产中的应用。

CN1165542A公开了一种贮氢合金，其化学组成为(R_1-xL_x)(Ni_1-yM_y)_z，R可选自La、Ce、Pr、Nd或这些的混合元素，L可选自Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Y、Sc、Mg、Ca或这些的混合元素，M可选自Al、Mn、Fe、Cu、Zr、Ti、Mo、Si、V、Cr、Nb、Hf、Ta、W、B、C或这些的混合元素，x为0.01～0.1，y为0～0.5，z为4.5～5。上述贮氢合金的金属L含量较低，导致电池容量最高仅为320mAh/g。

CN1072268C公开了一种贮氢合金，其化学组成为(R_1-xL_x)(Ni_1-yM_y)_z，R可选自La、Ce、Pr、Nd或这些的混合元素，L可选自Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Y、Sc、Mg、Ca，M可选自Al、Mn、Fe、Cu、Zr、Ti、Mo、Si、V、Cr、Nb、Hf、Ta、W、B、C或这些的混合元素，x为0.05～0.4，y为0～0.5，z为3～4.5。上述贮氢合金的金属L含量依然较低，导致自放电特性不佳，活化周期较长。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种多元含钆稀土储氢材料，其具有优异的自放电特性。进一步地，本发明的储氢材料使用寿命更长。更进一步地，本发明的储氢材料的完全活化需要循环的次数较少，循环稳定性好。

本发明的另一个目的在于提供上述多元含钆稀土储氢材料的制备方法，该方法可以稳定获得一种优异自放电特性的储氢材料。

本发明的再一个目的在于提供一种储氢材料负极。

本发明的又一个目的在于提供一种镍氢二次电池。