專利名稱：鎳－氫電池新型合金負極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎳-氫電池AB3型合金負極材料的制備方法。
鎳-氫電池以其比能量和比功率高、無記憶效應、耐過充電性能好及環(huán)境友好而稱為綠色電池。以LaNi5為代表的AB5型負極與NiOOH為正極組成的鎳-氫電池，除了作為移動通信、手提電腦和攝象機等的電源外，作為電動汽車的電源更具有誘人的前景。但是，AB5型負極材料有其固定的缺點，如放電容量較低，理論值為372mAh/g及對氣體敏感等。Zr基或Ti基AB2型負極材料放電容量較高，理論值482mAh/g，但倍率放電性能令人失望和“活化”困難是其明顯缺點。
中國專利99109925.7公開了稀土AB2型拉維斯相合金作為鎳-氫電池負極材料。該材料理論放電容量高于稀土AB5型的材料，可達418mAh/g，克服了Zr基或Ti基AB2型負極材料“活化”困難的缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種鎳-氫電池AB3型合金負極材料制備方法，以稀土金屬La或富La混合稀土金屬(Mm)作為A元素，以Ni為B元素，形成六方結(jié)構(gòu)AB3型合金，理論放電容量425mAh/g。AB3型合金在用Co,Mn,Al取代部分Ni元素后，其結(jié)構(gòu)不變，仍是以六方AB3型為主的多相結(jié)構(gòu)。
稀土金屬La或富La混合稀土為能與氫生成穩(wěn)定氫化合物的元素，而Ni,Co,Al,Mn為與氫不能生成穩(wěn)定氫化合物的元素，但Ni對氫的氧化還元反應起催化作用，Co和Al的氧化物在合金表面具有抗腐蝕作用。Mn的加入可提高負極合金材料的電化學容量。
本發(fā)明以市售純度為3N的稀土金屬La或富La混合稀土金屬(Mm)，真空熔煉去除間隙雜質(zhì)后，與市售Ni,Co,Mn,Al其配比為La(Ni1-xCoyMnzAlw)3+δ；x=y+z+w；y=0.1-0.3；z=0.1-0.4；w=0.2-0.5；δ=0.05～0.3，在真空電弧爐真空度達1×10-3Pa后充入經(jīng)脫水處理的4N氬氣至0.08MPa，用電弧熔煉3次，冷卻破碎后研磨或在600-700℃氬氣中退火6-7小時處理，然后破碎研磨，取300目以下合金粉作為鎳-氫電池負極材料。
本發(fā)明充分利用稀土AB3型非整比合金具有較大放電容量和“活化”較易的優(yōu)點，進行成分優(yōu)化和適宜的熱處理工藝，研制放電容量高、易“活化”，特別是低溫下，-25℃還能保持很高容量，適宜于在低溫-25℃下應用的鎳-氫電池的負極材料。
本發(fā)明提供的實施例如下；實施例1按LaNi27Co0.3Mn0.1Al0.2配比，在真空電弧爐真空度達1×10-3Pa后充入經(jīng)脫水處理的4N氬氣至0.08MPa，用電弧熔煉3次，冷卻破碎后研磨，取300目以下合金粉0.15g，添加0.9gNi粉，在0.65T/cm2壓力下冷壓成φ10mm、厚1mm的薄片，在6M的KOH溶液中，以45mA/g電流充/放電，放電截止電壓0.8V，室溫下測定其放電容量為260mAh/g。
實施例2按LaNi2.2Co0.2Mn0.35Al0.45配比，在600℃氬氣中退火6小時處理后研磨，用和實施例1相同的方法，室溫下測定其放電容量為270mAh/g。
實施例3按LaNi2.2Co0.2Mn0.35Al0.45配比，在700℃氬氣中退火7小時處理后研磨，用和實施例1相同的方法，室溫下測定其放電容量為275mAh/g。
實施例4按LaNi2.2Co0.2Mn0.35Al0.45配比，在650℃氬氣中退火6.5小時處理后研磨，用和實施例1相同的方法，室溫下測定其放電容量為265mAh/g。
實施例5按LaNi2.6Co0.1Mn0.1Al0.4配比，用和實施例1相同的方法，室溫下測定其放電容量為275mAh/g。
實施例6按MmNi2.7Co0.1Mn0.4Al0.1配比，用和實施例1相同的方法，室溫下測定其放電容量為290mAh/g 。
實施例7
按MmNi2.5Co0.1Mn0.2Al0.5配比，除需要在650℃退火6小時處理外其余和實施例1相同，室溫下測定其放電容量為300mAh/g。
實施例8按MmNi2.6Co0.1Mn0.1Al0.45配比，其余和實施例1相同。置于-25℃低溫下，以45mA/g電流進行充/放電，其放電容量為240mAh/g。
權(quán)利要求
1．一種鎳-氫電池AB3型合金負極材料的制備方法，其特征在于用純度為3N的稀土金屬La或富La混合稀土金屬(Mm)，真空熔煉去除間隙雜質(zhì)后，與Ni,Co,Mn,Al其配比為La(Ni1-xCoyMnzAlw)3+δ；x=y+z+w；y=0.1-0.3；z=0.1-0.4；w=0.2-0.5；δ=0.05～0.3，在真空電弧爐真空度達1×10-3Pa后，充入經(jīng)脫水處理的4N氬氣至0.08MPa，用電弧熔煉3次，冷卻破碎后研磨或在600-700℃氬氣中退火6-7小時處理后破碎研磨，取300目以下合金粉作為鎳-氫電池負極材料。
2．如權(quán)利要求1所述的鎳-氫電池AB3型合金負極材料的制備方法，其特征在于用純度為3N的稀土金屬La，真空熔煉去除間隙雜質(zhì)后，與Ni,Co,Mn,Al電弧熔煉。
3．如權(quán)利要求1所述的鎳-氫電池AB3型合金負極材料的制備方法，其特征在于用富La混合稀土金屬(Mm)，真空熔煉去除間隙雜質(zhì)后，與Ni,Co,Mn,Al電弧熔煉。
4．如權(quán)利要求1所述的鎳-氫電池AB3型合金負極材料的制備方法，其特征在于真空熔煉La-Ni-Co-Mn-Al成為合金后，冷卻破碎研磨，取300目以下合金粉作為鎳-氫電池負極材料。
5．如權(quán)利要求1所述的鎳-氫電池AB3型合金負極材料的制備方法，其特征在于真空熔煉La-Ni-Co-Mn-Al成為合金后，在600-700℃氬氣中退火6-7小時熱處理后，取300目以下合金粉作為鎳-氫電池負極材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于鎳－氫電池AB
文檔編號H01M4/04GK1309433SQ0011897
公開日2001年8月22日 申請日期2000年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月6日
發(fā)明者趙敏壽, 孫長英, 吳耀明 申請人:中國科學院長春應用化學研究所