[发明专利]含钇的混合稀土金属、稀土储氢合金及其制备方法

说明书

本发明公开了含钇的混合稀土金属、稀土储氢合金及其制备方法，涉及稀土合金技术领域。含钇的混合稀土金属的制备方法包括：以含有混合稀土氟化物的电解质进行电解，并在电解过程中加入混合稀土氧化物；其中，混合稀土氟化物包括YF₃和其他稀土氟化物，混合稀土氧化物包括Y₂O₃和其他稀土氧化物，其他稀土选自镧(La)和铈(Ce)中的至少一种。稀土储氢合金及其制备方法由上述制备方法制备得到的含钇的混合稀土金属进行制备而得，相比采用单一稀土金属熔炼进行制备，电化学性能和吸放氢性能没有下降，但是制备成本显著降低。

技术领域

本发明涉及稀土合金技术领域，且特别涉及含钇的混合稀土金属、稀土储氢合金及其制备方法。

背景技术

地壳中镧(La)、铈(Ce)和钇(Y)的丰度分别为32ppm、46ppm和30ppm，属于高丰度稀土元素。目前，稀土元素镨、钕、镝、铽等过度使用，引起高丰度稀土元素镧、铈、钇的大量积压，开拓镧、铈、钇的应用意义重大。

在Ni-MH电池上已经实现商业化的负极材料主要是AB₅和含Mg的A₂B₇型稀土系储氢合金，合金中A主要为富镧或富镧和铈的混合轻稀土金属，B为Ni元素。元素Y对A侧元素替代能够提高AB₅型储氢合金在室温和高温时的电化学性能，提高合金的高倍率放电能力，并且元素Y替代后会在合金表面形成Y的氧化物保护膜而减缓合金的腐蚀与粉化，提高AB₅型储氢合金的循环稳定性。因Mg金属活泼、饱和蒸汽压高，导致含Mg的A₂B₇型合金制造难度大且存在安全隐患，在碱性电解液中合金电极的循环稳定性不好。因此，不含Mg元素的A₂B₇型储氢合金的研发成为热点，稀土Y能够满足Mg替代条件，Y能与Ni形成具有超点阵结构的YNi₃合金和Y₂Ni₇合金。

稀土金属制备主要有金属热还原法(包括金属热还原氯化物、氟化物和氧化物)和熔盐电解法(包括氯化体系和氟化体系)。金属钇熔点高达1522℃，当前采用钙热还原工艺制备，不适合于采用熔盐电解法。而钙热还原工艺为间歇性生产，能耗高，生产废渣大，产物杂质含量高需进一步提纯，金属回收率低，因此导致金属钇生产成本较高。所以，在市场上尽管氧化钇价格低廉(不足2万元/吨)，但金属钇价格却相对昂贵(23万元/吨)。

此外，在当前熔炼法制备稀土储氢合金的过程中，La、Ce和Y分别以金属镧、金属铈和金属钇的形态依化学计量比添加。这3种金属的熔点差异较大，特别是熔点高达1522℃金属钇导致熔炼温度更高，造成稀土储氢合金成分相对控制困难，且合金收率比无钇合金降低近1％；同时金属钇价格昂贵导致储氢合金生产成本高，一定程度上限制钇在储氢合金中的应用。

鉴于目前稀土金属钇的生产成本高的问题，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含钇的混合稀土金属的制备方法，旨在通过熔盐电解法制备含钇的稀土金属材料，显著降低金属钇的生产成本。

本发明的另一目的在于提供一种含钇的混合稀土金属，其制备成本低，可直接作为原料制备具有很好电化学性能和吸放氢性能的储氢合金。

本发明的第三目的在于提供一种稀土储氢合金及其制备方法，其制备成本低，且具有较好的电化学性能和吸放氢性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种含钇的混合稀土金属的制备方法，包括：

以含有混合稀土氟化物的电解质进行电解，并在电解过程中加入混合稀土氧化物；