[发明专利]一种快淬微晶贮氢电极合金

说明书

本发明涉及贮氢及电极材料，特别提供了一种快淬微晶贮氢电极合金。

贮氢合金自本世纪六十年代末发现以来取得了长足的发展，尤其在二次电池上的成功应用，被认为是二十一世纪极其发展前景的一种能源功能材料。目前贮氢合金的制备工艺主要采用熔铸+球磨方法，且合金中含有约10wt．％的钴元素。这就使得合金冷速快，易产生成分偏导致性能不稳定，给生产带来困难，且合金成本高。因而获得成分均匀、低成本无钴贮氢合金一直是人们追求的目标。

本发明的目的在于提供一种快淬微晶贮氢电极合金，其在工业上极易实现，性能优良且合金成本低廉。

本发明提供了一种快淬微晶贮氢电极合金，其特征在于：重量百分组成为RE30-38，Ni49-66，Al2-6，Cu2-7。本发明中RE为市售的混合稀土，其加入使得合金形成复相结构，加之易活化元素铜的加入，改善合金的活化性能，使合金在1-5个电化学循环周期内即可使合金达到使用要求。由于合金中以铜代替钴元素，因而使合金的成本大大降低，但合金的电化学性能下降不大。根据合金元素作用机理，在没有锰元素的条件下，该合金在冷却过程中极易形成柱状晶，而非等轴晶组织，这十分有利于性能的改善。

本发明区别于目前普遍采用的贮氢合金的熔铸+球磨工艺，采用熔体铜辊快淬技术制备微晶贮氢电极合金，即通过合金在铜辊上快速定向凝固制成一种具有快速凝固特征、成分及结构均匀一致的由细小柱状晶组成的微晶贮氢合金，其特征在于：冶炼温度1600-1900K，铜辊线速度20-30m／s。细小柱状晶的获得极大地降低了合金的晶格应力，降低了其吸放氢反应的平台压力，提高了氢化物的稳定性，并使合金平台特性更佳，更适于用作MH／Ni二次电池负极材料。

下面通过实施例详述本发明的特征及内容。

附图1实施例1的合金的显微组织

附图2实施例2的合金的显微组织

附图3实施例3的合金的显微组织

实施例1：

合金的成分为：RE30(La51％，Ce5％，Nd36％，Pr8％)，Ni66，Al2，Cu2；快淬工艺为：冶炼温度1700K，辊线速度25m／s。

制得合金显微组织由约10-20μm长的柱状晶组成，如图1所示。

制得合金的电化学性能为：

(1)活化周期：2次

(2)电化学容量：260mAh／g

(3)循环寿命：≥500次

(4)平台压力：0．05MPa

实施例2：

合金的成分为：RE33(La51％，Ce5％，Nd36％，Pr8％)，Ni59，Al4，Cu4；快淬工艺为：冶炼温度1800K，辊线速度20m／s。

制得合金的显微组织由约30-50μm长的柱状晶组成，如图2所示。

制得合金的电化学性能为：

(1)活化周期：3次

(2)电化学容量：290mAh／g

(3)循环寿命：≥500次

(4)平台压力：0．06MPa

实施例3：

合金的成分为：RE37(La51％，Ce5％，Nd36％，Pr8％)，Ni55，Al2，Cu6；快淬工艺为：冶炼温度1850K，辊线速度28m／s。

制得合金的显微组织由约20-30μm长的柱状晶组成，如图3所示。

制得合金的电化学性能为：

(1)活化周期：2次

(2)电化学容量：280mAh／g

(3)循环寿命：≥400次

(4)平台压力：0．03MPa