[发明专利]一种贮氢合金电极材料

说明书

本发明涉及选择一种作为碱性蓄电池电极活性物质用的合金，特别涉及一种含有混合稀土金属的贮氢合金电极材料。

目前，以含有稀土金属的贮氢合金作为负极活性物质的氢化物-镍电池，由于具有易活化、较高的电化学容量、抗腐蚀、较长的循环寿命、良好的电极反应可逆性、价格低廉、无环境污染等诸多优点，格外引人注目，尤其是AB₅型稀土-镍系贮氢合金成为小型密封氢化物-镍电池工业化生产中首选的贮氢合金电极材料。

关于AB₅型稀土-镍系贮氢合金，人们的研究开发多集中在B侧方面，而对于A侧则研究甚少。荷兰菲利浦公司(J.J.G.Willems,Philips J.Res.1984.39 Suppl)首先采用不同的合金元素分别替代二元合金LaNi₅中的La和Ni，力求通过减小电极材料吸氢时体积膨胀以提高电极在充放电过程中的稳定性，结果优选出合金材料La_0.8Nd_0.2Ni_2.5Co_2.4Si_0.1，该材料的起始容量为290mAh/g，经1000次充放电循环后，容量仅下降30％。

众所周知，La和Co价格较高，实用化的电极材料应减少合金中La和Co的含量，而采用混合稀土金属取代纯La，并适当降低Co含量是一条可行的合金化途径。然而，市售的混合稀土金属原材料却受到其产地和提取方法的限制。在混合稀土金属中主要含有La、Ce、Nd、Pr等稀土组元，按其产地和提取方法的不同可分为富镧混合稀土、富铈混合稀土、高镧混合稀土，相应形成富镧混合稀土合金、富铈混合稀土合金、高镧混合稀土合金三大系列。研究表明，混合稀土金属中的La、Ce、Nd、Pr元素的含量及比例对贮氢合金的性能有重要的影响，如在富铈混合稀土合金中，平衡氢压随La含量增加而降低，但随Ce、Nd增加而升高；充电效率、起始容量、荷电保持能力及循环寿命均随La含量增加而改善，而Ce、Nd的作用则相反；适当的Nd含量使合金的抗腐蚀性能得到提高。

各种混合稀土金属La、Ce、Nd、Pr的含量(重量百分比)：混合稀土种类        La       Ce        Nd       Pr富镧混合稀土Ml    44～51    3～5     24～41    9～11富铈混合稀土Mm    20～24   50～56    15～17    5～6高镧混合稀土LM      80       3         10       5

本发明的目的在于提供一种稀土系贮氢合金电极材料，在对合金中混合稀土组元La、Ce、Nd、Pr进行优化配置的基础上，提出一种化学式为Ml_αMm_1-αNi_5-x-y-zCo_xMn_yTi_z的贮氢合金，式中0＜α＜1.0,x=0.5～1.0,y=0.3～0.6,z=0.01～0.1；由该合金制成综合性能优异、符合实用化要求的贮氢合金电极材料。

为实现本发明的目的，采取如下技术措施：

1．对稀土系RE(NiCoMnTi)₅贮氢合金中的RE稀土组元La、Ce、Nd、Pr作系统的优化研究，提出等放电容量分布图、等循环寿命比较图，评估稀土组元La、Ce、Nd、Pr对贮氨合金性能的影响；

2．在适当调整La、Ce、Nd、Pr的含量及比例基础上，同时采用富镧混合稀土金属和富铈混合稀土金属作为原材料，获得综合性能优异的贮氨合金电极材料。

本发明的贮氢合金电极材料，含有混合稀土金属元素，其特征是它的化学式为Ml_αMm_1-αNi_5-x-y-zCo_xMn_yTi_z，式中0＜α＜1,x=0.5～1.0,y=0.3～0.6,z=0.01～0.1。