[发明专利]一种储氢合金用稀土中间合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种储氢合金用稀土中间合金的制备方法，合金中同时含有稀土元素和镍元素；稀土元素和镍元素的质量百分比为(40‑90):(10‑60)。以石墨坩埚为电解槽，石墨块作阳极，镍棒为自耗阴极，在稀土氟化物和碱金属或碱土金属氟化物组成的二元或多元电解质体系中，加入稀土氧化物的一种或多种，通以直流电，稀土阳离子在镍阴极放电并发生合金化，反应生成的合金滴落聚集于电解槽接收器内，取出浇铸即可获得所述储氢合金用稀土中间合金。在制备含稀土、镍元素储氢合金时以该低成本高品质中间合金替代价格昂贵的单质稀土金属为原料，能够显著降低储氢合金的成本，有利于储氢合金的市场应用。

本申请是申请人于申请日为“20161210”提交的申请号为“201611134246.3”，发明名称为“一种储氢合金用稀土中间合金及其制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种储氢合金用稀土中间合金及其制备方法，特别是一种储氢合金用二元及多元稀土中间合金及其制备方法。

背景技术

储氢合金是一种能与氢反应生成金属氢化物并在适当条件下可逆释放出氢的绿色功能材料，其最成功的应用是作为镍-金属氢化物(Ni-MH)电池的负极材料。目前已得到商业化使用的储氢合金主要是AB₅型稀土系储氢合金Mm(NiCoMnAl)₅(Mm为混合稀土金属)。AB₅型储氢合金的容量(340mAh/g)已经接近其理论值(372mAh/g)，进一步提高已相当困难，因此，开发具有更高容量的储氢合金是当前储氢合金研究的一个热点。

为了改善AB₅型或La-Mg-Ni等储氢合金的综合性能，科研工作者们也进行了大量的元素取代研究工作。我国具有丰富的钇(Y)资源，利用钇元素来改善储氢合金的性能具有重要的意义，如罗永春等人研究了La_3-xY_xMgNi₁₄(x＝0-2)储氢合金的相结构与电化学性能(罗永春，陈江平，张法亮，阎汝煦，康龙，陈剑虹，兰州理工大学学报，2006，32(4)：20-24)，得出了一些有价值的结论。发明人在研究含钇的新型储氢合金时发现，稀土-钇-镍系储氢合金具有较好的储氢性能，其放电容量可达到380mAh/g以上，超出了AB₅型合金的理论放电容量，且具有较好的循环寿命，合金中也不含易挥发元素，制备相对简单，有望成为新一代的高容量储氢合金。

尽管含钇储氢合金具有较好的储氢性能，但其成本较高，这主要是由于目前合金中主要元素钇是由金属热还原法制备，这种制备方法由于工艺流程长，并采用活性金属钙作为还原剂，因此生产成本高，导致钇价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了克服用稀土金属做原料时含稀土、镍储氢合金成本较高的难题，提供一种同时含有稀土(RE)元素和镍(Ni)元素储氢合金用稀土中间合金及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种储氢合金用稀土中间合金，其特征是：合金中同时含有稀土(RE)元素和镍(Ni)元素；稀土元素和镍元素的质量百分比为，RE:Ni＝(40-90):(10-60)。

所述稀土元素是钪、钇、镧、铈、镨、钕、钆、铽、镝、钬、铒和镥中的一种或多种。

所述储氢合金用稀土中间合金的制备方法是：以石墨坩埚为电解槽，石墨块作阳极，镍棒为自耗阴极，在稀土氟化物和碱金属或碱土金属氟化物组成的二元或多元电解质体系中，加入稀土氧化物的一种或多种，通以直流电，稀土阳离子在镍阴极放电并发生合金化，反应生成的合金滴落聚集于电解槽接收器内，取出浇铸即可获得所述储氢合金用稀土中间合金。

所述的镍阴极为圆棒、方棒或板材，数量为一根或多根。

所述的稀土氟化物和碱金属或碱土金属氟化物组成的二元或多元电解质，其中稀土氟化物的质量分数为60％-97％。

所述电解过程中电解温度为900-1200℃。