型稀土-釔-鎳系儲氫合金的製作方法

2023-09-16 23:32:30 1

型稀土-釔-鎳系儲氫合金的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種通式為RExYyNiz-a-b-cMnaAlbMcZrATiB的稀土系儲氫合金。電極的最高容量高於LaNi5型儲氫合金，製造方法簡單且安全。具有良好的活化性能、倍率放電能力、充放電或吸放氫循環穩定性，可以在較寬的溫度範圍內使用，自放電小；可以用於製備鹼性二次電池的負極以及含該儲氫合金的二次電池。
【專利說明】添加錯、鐵元素的A;B7型稀± -紀-鎮系儲氨合金

【技術領域】
[0001] 本發明設及一種含有錯、鐵元素的A2B7型稀± -錠-鑲系儲氨合金。

【背景技術】
[0002] 儲氨合金是上世紀60年代末發現的一類具有高存儲氨密度的功能材料，已有儲 氨合金從組成上大致可分為六類；稀上系ABs型如LaNi 5;儀系如Mg2Ni、MgNi、La2Mgi7;稀 ± -儀-鑲系 AB3-3.5型如 La sMgNig，LasMg2Ni23, LasMgNiw;鐵系 AB 型如 TiNi、TiFe ;錯、鐵系 Laves 相 AB2型如 ZrNi 2;飢系固溶體型如（V〇.9Ti〇.i)i_xFex。
[0003] 目前廣泛使用的儲氨材料是LaNig型儲氨合金。該合金主要用作金屬氨化物-鑲 二次電池（MH/Ni)的負極材料，其理論電化學容量為373mAh-g^i，實際應用的商品負極材 料Mm(NiCoMnAl)e(其中，Mm為混合稀±金屬）的最大容量大約350mAh ? g4。為了開發電 化學性能更高或儲氨量更大的儲氨合金，對儀基合金的研究給予了高度的重視。儀基儲氨 合金材料的理論電化學容量高，尤其是稀± -儀-鑲系ABs型、A 2B7型、A gBig型儲氨合金的 研究取得了重要進展，並進入產業化應用階段。錯、鐵系W及飢系儲氨材料由於活化困難、 成本太高等原因都未被廣泛應用。
[0004] 目前廣泛研究的A2B7型稀±-儀-鑲系儲氨合金中Mg元素為主成分之一。 CN103326004A公開了一種鑲氨電池用A2B7型儲氨合金及其製備方法。其結構通式為： Ln,M坑NixYyZz，其中Ln是從稀±元素中選出的至少一種元素，Y為A1、Co、佩、V、Fe、Cu、Zn、 As、Ga、Mo、Sn、In、W、Si、P選出的至少一種元素，Z為Ag、Sr、Ge中選出的至少一種元素， 0. 5《a < 2,0 < b < 1，5 < X巧+Z < 9,0 < Y < 3,0 < Z < 1。該合金成份中必需含有 Mg元素，不含有Mn、Zr、Ti元素。由於活潑金屬元素儀的蒸汽壓高，使得製造難度增大，合 金成分難W控制，同時揮發的微細儀粉易燃易爆而存在安全隱患。


【發明內容】

[0005] 本發明旨在提供一種不含有Mg元素的稀±系儲氨合金，W克服現有技術中的不 足。
[0006] 一種通式為36式化_。-1"11^161押4化的新型稀±系儲氨合金，其中，1?6 = 1^3^6、 Pr、Nd、Sm、Gd 中的一種或幾種元素，x > 0, y > 0. 5, x+y = 3 ;M =化、Fe、Co、Sn、V、W 中 的一種或幾種元素，11 > z > 9. 5 (z = 10. 5時為化學計量比A2B7型；z聲10. 5時為非化學 計量比 A2B7型），3. 5 > a+b > 0, 3 > C > 0, 2 > A+B > 0。
[0007] 進一步地，RE元素優選的含量範圍為0. 5?2. 0 ;
[000引進一步地，Mn元素優選的含量範圍為0. 5?2. 0 ;
[0009] 進一步地，A1元素優選的含量範圍為0. 2?1. 0 ;
[0010] 進一步地，M元素優選的含量範圍為0. 1?2. 0 ;
[0011] 進一步地，Zr元素優選的含量範圍為0. 1?1. 0 ;
[0012] 進一步地，Ti元素優選的含量範圍為0. 1?1. 0。
[0013] 本發明所述合金可採用高溫烙煉-快澤法製備得到，其工藝過程為；組成中各單 質金屬或中間合金原料的純度均> 99. 0%，按照化學分子式配比計算並準確稱取各原料， 將原料依次放入Al2〇3相蝸，抽真空至3. OPa，充入惰性氣體Ar至0. 055MPa。升溫烙煉，保 溫約6min後速凝。速凝銅漉線速度為3.4m/s。銅漉常通冷卻水，冷卻水溫25°C。易燒損 原料需適量增加配比，增加比例如下表：
[0014]

【權利要求】
1. 一種稀土系儲氫合金，其特徵在於：組成通式為RExYyNiz_a_b_eMnaAlbM eZrATiB，其中RE 為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd中的一種或幾種元素；M為Cu、Fe、Co、Sn、V、W中的一種或幾種元 素；x> 0,y多 0? 5,x+y= 3;ll>z^9.5;3.5^a+bA+B> 0。
2. 如權利要求1所述的一種稀土系儲氫合金，其特徵在於：2. 0多x多0. 5。
3. 如權利要求1或2所述的一種稀土系儲氫合金，其特徵在於：2. 0多a多0. 5， 1. 0 彡b彡 0? 2〇
4. 如權利要求1或2所述的一種稀土系儲氫合金，其特徵在於：2. 0多c多0. 1。
5. 如權利要求1或2所述的一種稀土系儲氫合金，其特徵在於：1.0多A多0. 1， 1. 0 多B多 0. 1。
6. 如權利要求1或2所述的一種稀土系儲氫合金，其特徵在於：z= 10. 5。
7. 如權利要求1所述的一種稀土系儲氫合金，其特徵在於：2. 0多x多0. 5， 2. 0 彡a彡 0? 5,1. 0 彡b彡 0? 2,2. 0 彡c彡 0? 1，1. 0 彡A彡 0? 1，1. 0 彡B彡 0?l，z= 10. 5〇
8. -種稀土系儲氫合金的製備方法，其特徵在於：按照化學分子式配比計算並準確稱 取各單質金屬原料，原料純度均大於99. 0% ;將原料放入A1203坩堝，抽真空至3.OPa，充入 惰性氣體Ar至0. 055MPa;升溫熔煉，保溫約6min後速凝，速凝銅輥線速度為3. 4m/s，銅輥 常通冷卻水，冷卻水溫25 °C。
9. 如權利要求8所述的一種稀土系儲氫合金的製備方法，其特徵在於：在速凝步驟結 束後，合金在真空或惰性氣體保護下，750°C下退火熱處理8h。
10. -種二次電池，其特徵在於含有權利要求1-7中任一項所述的稀土系儲氫合金作 為儲氫介質的電極。
【文檔編號】C22C30/02GK104513916SQ201410427220
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】熊瑋, 閆慧忠, 李寶犬, 王利, 李金
申請人:包頭稀土研究院, 瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心有限公司, 天津包鋼稀土研究院有限責任公司