專利名稱：無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫電極合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土鎂系貯氫合金電極材料，特別是涉及一種適用于-5(TC +5(TC條件下使用的無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫電極合金，該合金用于制 造寬溫區(qū)鎳氫電池。
背景技術(shù)：
鎳氫電池因其比能量高、不污染環(huán)境、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng) 以及具有良好的耐過(guò)充過(guò)放電特性，得到了廣泛的應(yīng)用。但目前最常用的AB5 型貯氫合金放電容量可達(dá)300-330 mAh/g，已經(jīng)接近該體系的理論容量，提高余 地有限。而在目前的鎳氫電池應(yīng)用方面，對(duì)用電設(shè)備電源連續(xù)工作時(shí)間提出了 越來(lái)越高的要求，相應(yīng)地，對(duì)電池的放電容量的要求也越來(lái)越高。在一些特殊 的條件下，如野外軍用電臺(tái)、飛機(jī)和坦克等軍事裝置及非常寒冷和炎熱的地區(qū)， 傳統(tǒng)鎳氫電池的應(yīng)用也受到很大的限制。其原因是普通鎳氫電池的低溫性能較 差，其容量還不能滿足特殊要求， 一般只能在-20'C 4(TC的條件下放電，當(dāng)溫 度低于-2(TC或高于4(TC時(shí)，電池的放電性能急劇下降，而軍事裝置和寒冷、炎 熱地區(qū)要求電池能在-4(TC或者+5(TC甚至更極端的環(huán)境下放電。研究表明，決定 鎳氫電池低溫性能的主要因素是負(fù)極的貯氫合金，因此要解決鎳氫電池低溫放 電問(wèn)題，必須要解決貯氫合金的低溫放電問(wèn)題。中國(guó)專利1309433公開(kāi)了一種 AB3型非化學(xué)計(jì)量比低溫貯氫合金電極材料，其適用溫度為一25。C，放電電流為 45mAh/g。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決高容量貯氫合金的低溫放電性能差的問(wèn)題， 提供一種在-5(TC +50°C條件下放電性能良好的高容量貯氫合金。本發(fā)明無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫電極合金屬A2B7型，化學(xué)式為L(zhǎng)CPMg (NiMnAl) 3.5,式中LCP為鑭鈰鐠混合稀土金屬，LCPMg二La!.x-y.zCexPryMgz，其中， x=0.10 0.20， y=0.02 0.03， z=0.17 0.28。 A側(cè)為無(wú)釹混合稀土金屬和鎂。無(wú) 釹混合稀土金屬的生產(chǎn)工藝采用傳統(tǒng)的熔鹽電解法，采用熔鹽電解法得到的無(wú) 釹混合稀土金屬還需要進(jìn)行重熔凈化處理。重熔的方法是，將電解所得無(wú)釹混 合稀土金屬在輕質(zhì)熔鹽氯化鈉和氟化鋰覆蓋下進(jìn)行熔煉，使夾雜和氧化物等進(jìn) 入熔鹽，得本發(fā)明用凈化后的無(wú)釹混合稀土金屬；A側(cè)的鎂和B側(cè)的鎳、鈷、 錳、鋁采用純度高于99.5%的金屬元素為原料，B側(cè)元素為現(xiàn)有貯氫合金中B 側(cè)常用元素，其配比也采用目前常用的配比。與普通的貯氫合金相比，本發(fā)明無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫電極合金的優(yōu)點(diǎn)是 可以在-5(TC 50"C條件下以0.2C放電。
圖l:無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫電極合金25'C下0.2C (80mAh/g)放電曲線。圖2:無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫電極合金-4(TC下0.2C (80mAh/g)放電曲線。 圖3:無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫電極合金5(TC下0.2C (80mAh/g)放電曲線。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本發(fā)明富鑭稀土系鎂基低溫貯氫合金的化學(xué)組成為L(zhǎng)CPMg (NiMnAl) 3.5,式中，LCPMg二La!.x.yzCexPryMgz,其中，x=0.10 0.20， y=0.02 0.03， z=0.17 0.28。制造方法是，首先將電解所得無(wú)釹混合稀土金屬 在輕質(zhì)熔鹽氯化鈉和氟化鋰覆蓋下進(jìn)行熔煉，讓夾雜和氧化物等進(jìn)入熔鹽，使 富鑭混合稀土金屬得到凈化。按貯氫合金的化學(xué)計(jì)量比配料共20公斤，將除鎂 以外的材料裝入真空感應(yīng)爐中的坩鍋里，合金中的鎂以鎂鎳合金的形式加入， 將鎂鎳合金放在感應(yīng)爐的加料裝置中。加料完畢后，抽真空，然后充氬氣洗真 空室，反復(fù)兩次，最后充入l~1.2atm的氬氣開(kāi)始熔煉，熔煉溫度為1400 1600°C， 待合金完全熔化并經(jīng)磁攪拌均勻后，加入鎂鎳合金，銅模澆注得本發(fā)明無(wú)釹稀 土鎂系低溫貯氫電極合金錠。充放電試驗(yàn)將上述貯氫合金粗破碎后，在真空球磨機(jī)中充氬氣保護(hù)研磨， 過(guò)300目篩得實(shí)驗(yàn)所用的貯氫合金粉。將合金粉與鎳粉按1: 3的比例混合均勻， 在3.5MPa壓力下冷壓成cplOmm的薄片作為研究電極，輔助電極為燒結(jié)式氫氧 化亞鎳電極，參比電極為汞/氧化汞(Hg/HgO)電極，電解液為7M/LKOH溶液， 隔膜為聚丙烯氈。電化學(xué)性能測(cè)試設(shè)備為國(guó)產(chǎn)DC-5型電池測(cè)試儀。活化制度是 用0.25C活化6次，環(huán)境溫度為25°C 。0.25C活化時(shí)，充放電電流均為100mA-g—1， 充電5h，放電截止電位均為-0.6V(vs. Hg/HgO, 7M KOH)。進(jìn)行高低溫性能測(cè)試時(shí)，將活化好的電池用0.2C充電6小時(shí)，然后在高低 溫箱內(nèi)放置5小時(shí)后進(jìn)行放電。放電制度為0,2C，環(huán)境溫度為-40'C/5(TC。 0.2C 放電，放電電流約為SOmA'g-1,放電截止電位均為-0.6V(vs.Hg/HgO,7MKOH)。從圖l可以看出，本發(fā)明合金在25"C下0.2C放電容量超過(guò)400mAh/g，與 普通A2B7貯氫合金放電容量相當(dāng)。從圖2可以看出，在一4(TC和0.2C放電條件下，本發(fā)明合金容量超過(guò) 270mAh/g，普通合金容量為180mAh/g。從圖3可以看出，在5(TC和0.2C放電條件下，本發(fā)明合金容量超過(guò) 400mAh/g，普通合金容量為310mAh/g。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫合金電極材料，屬A2B7型，其特征在于化學(xué)式為L(zhǎng)CPMg(NiMnAl)3.5，式中LCP為鑭鈰鐠混合稀土金屬，LCPMg＝La1-x-y-zCexPryMgz，其中，x＝0.10～0.20，y＝0.02～0.03，z＝0.17～0.28。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無(wú)釹稀土鎂系低溫貯氫合金電極材料，該合金解決了高容量貯氫合金在-40℃下放電性能很差的問(wèn)題，且該合金還具有較好的高溫放電性能。該合金屬A<sub>2</sub>B<sub>7</sub>型，化學(xué)式為L(zhǎng)CPMg(NiMnAl)<sub>3.5</sub>，式中LCP為鑭鈰鐠混合稀土金屬，LCPMg＝La<sub>1-x-y-z</sub>Ce<sub>x</sub>Pr<sub>y</sub>Mg<sub>z</sub>，其中，x＝0.10～0.20，y＝0.02～0.03，z＝0.17～0.28。該合金可用于制造高比能量寬溫區(qū)鎳氫電池。
文檔編號(hào)C22C23/06GK101252184SQ20081004505
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者吳朝玲, 沈向前, 陳云貴, 陶明大 申請(qǐng)人:四川大學(xué)