專利名稱：：一種MH-Ni電池用AB₅型儲氫合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可循環(huán)再利用的綠色能源MH-Ni電池用ABs型儲氫合金的制備方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對資源和能源的需求也越來越多，地球資源是有限的，而且在開采和利用這些資源時會對環(huán)境產(chǎn)生污染，如何節(jié)約資源和能源是擺在我們面前重大課題。另外對能源的生產(chǎn)和使用，也會給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染，尤其是產(chǎn)生CO和C02導(dǎo)致的溫室效應(yīng)，使人類的生存受到嚴(yán)重影響，迫使人們向新能源領(lǐng)域開發(fā)和探索。.MH-Ni電池是一種綠色可循環(huán)使用的能源，具有放電容量高，循環(huán)壽命長和可大電流放電等特點，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)和家庭，尤其是龜動車、混合電動車、電動自行車和電動工具的使用更極大地促進(jìn)了MH-Ni電池的發(fā)展，其潛在的市場非常廣闊。目前，民用市場上大量使用的5tl和7tt等電池還都是非充電的一次性干電池和可充電Ni-Cd電池，不但需消耗大量的資源，而且Ni-Cd電池還含有對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，因此用可充放電循環(huán)的MH-Ni電池替代非充電的一次性干電池和Ni-Cd電池是發(fā)展的必然趨勢。但是，MH-Ni電池長期擱置-后會產(chǎn)生自放電，一般在20-30%，其自放電主要受負(fù)極材料儲氫合金的影響最大，而一次性干電池和Ni-Cd電池的自放電一般在10-20%。通常制備儲氫合金時都使用金屬錳和鈷，而金屬錳的比重(7.44g/cm"和金屬鈷的比重(比重8.90g/cm^及金屬Mn熔點(1244°C)和金屬Co的熔點(1495°C)相差較大，尤其是金屬Mn蒸汽壓(120(TC下133Pa)遠(yuǎn)高于金屬Co蒸汽壓(1200°C，0.067Pa)，從而導(dǎo)致元素錳在高溫熔煉過程中揮發(fā)大，元素Mn易向熔體上方擴(kuò)散，元素Co易向熔體下方擴(kuò)散，使合金成分產(chǎn)生偏差和偏析，而且.Mn元素在儲氫合金凝固過程中比其它元素都容易產(chǎn)生偏析，使合金中-Mn成分更加不穩(wěn)定，這種偏析在熱處理時還很難消除。另外，在制備儲氫合金時還需加入32-40%稀土金屬，而稀土金屬含雜質(zhì)較多，尤其是元素C和Mg含量較高，元素C和Mg對儲氫合金性能影響較大，較高的C和Mg含量不但會降低合金循環(huán)壽命，而且還會增加MH-Ni電池自放電。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種MH-Ni電池用ABs型儲氫合金的制備方法，通過該方法制備的儲氫合金應(yīng)用于MH-Ni電池可以明顯地降低MH-Ni電池自放電，而且合金中元素Mn成分的偏差和偏析現(xiàn)象降低。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將Mn基合金、Co基合金、混合稀土金屬和金屬Ni按如下重量百分比配料Mn基合金10-20%、Co基合金20-30%、混合稀土金屬15-25%、金屬Ni35-45%，其中，所述的混合稀土金屬是指La、Ce、Pr或Nd的二種或二種以上的混合；然后，將配好的原料一起置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.5Pa以下，然后停止抽真空，再充入一定量的氬氣，開始通電給功率，當(dāng)原料全部溶化后，精煉5-30分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固；凝固后的合金塊置亍真空熱處理爐中在900-110(TC下保溫4-10小時。所述的CO基合金，按重量百分比組成如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>La10-30%。本發(fā)明的有益效果是首先是將金屬Co和金屬Mn分別與其他金屬制備成Co基和Mn基合金，這種Co基合金和Mn基合金在制備時都加入一定量的稀土金屬，這樣在制備儲氫合金時就可以少量加入稀土金屬，從而降低儲氫合金中雜質(zhì)元素C和Mg。另外，在制備Co基合金和Mn基合金時，因加入了稀土金屬，在真空熔煉過程中，又可以進(jìn)一步去除一部分雜質(zhì)元素C和Mg。然后將這種Co基合金和Mn基合金再用于制備儲氫合金，不但使儲氫合金成分均勻，穩(wěn)定控制Mn成分的波動，同時在真空熔煉過程中又一次可除去一部分雜質(zhì)元素C和Mg。因而，制備的儲氫合金中有效降低了元素C和Mg含量，從而改善了儲氫合金性能，延長了循環(huán)壽命，降低了MH-Ni電池自放電，提高了MH-Ni電池擱置性能。具體實施例方式實施例l(一)Co基合金組成Co36%、Ni26%、La8%、Pr6%、Nd24%;制備方法將配好的原料置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.5Pa.以下，然后停止抽真空，再充入一定量的氬氣，開始通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉5-30分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固。(二)Mn基合金組成Mn35%、Ni24%、Al12%、La29%;制備方法將配好的原料置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.5Pa以下，然后停止抽真空，再充入一定量的氬氣，開始通電給功率，.當(dāng)原料全部熔化后，精煉5-30分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝'固。(三)MH-Ni電池用AB5型儲氫合金的制備將Mn基合金、Co基合金、混合稀土金屬和金屬Ni按如下重量百分比配料Mn基合金15%、Co基合金25%、混合稀土金屬20%、金屬Ni40%，其中，混合稀土金屬是指55%La和45%Ce的混合。然后，將配好的原料一起置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.3Pa，充入0.04MPa氬氣，然后通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉10分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固，凝固后的儲氫合金塊置于熱處理爐中，在IOO(TC下保溫5小時。(四)將熱處理過的儲氫合金塊在惰性氣體保護(hù)下制成粉末，儲氫合金粉粒度小于IOO目，將該儲氫合金粉進(jìn)行成分分析，并制備成MH-Ni電池，測試MH-Ni電池自放電。成分和雜質(zhì)的含量采用ICP電感耦合等離子發(fā)射光譜法和CS遠(yuǎn)紅外分析方法測試。MH-Ni電池自放電率測試方法為將充滿電的MH-Ni電池擱置于45"C恒溫箱中保溫28天，然后取出MH-Ni電池，在室溫下放電，其放電容量與放.入恒溫箱之前的容量百分比為MH-Ni電池荷電保留率，再用100減去MH-Ni電池荷電保留率即為MH-Ni電池自放電率。結(jié)果見表1。(一)Co基合金組成Co40%、Ni26%、La9%、Pr5%、Nd20%;制備方法同實施例1。(二)Mn基合金的組成為組成Mn43%、Ni27%、Al15%、La15%;制備方法同實施例1。(三)MH-Ni電池用AB5型儲氫合金的制備將Mn基合金、Co基合金、混合稀土金屬和金屬Ni按如下重量百分比配料Mn基合金20%、Co基合金30%、混合稀土金屬15%、金屬Ni35%，其中，混合稀土金屬是指La35。/。，Ce55%，Pr10%的混合；然后，將配好的原料一起置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.2Pa，充入0.03MPa氬氣，然后通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉15分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固，凝固后的儲氫合金塊置于熱處理爐中，在105(TC下保溫5小時，(四)再將熱處理過的儲氫合金塊在惰性氣體保護(hù)下制成粉末，儲氫合金粉粒度小于100目，將該儲氫合金粉進(jìn)行成分分析，并制備成MH-Ni電池，測試MH-Ni電池荷電保留能力。測試方法同實施例1，測試結(jié)果見表l。實施例3(一)Co基合金組成Co38%、Ni22%、La11%、Pr7%、Nd22%;制備方法同實施例1。(二)Mn基合金組成Mn400/。、Ni28%、Al14%、La18%;制備方法同實施例1。(三)MH-Ni電池用AB5型儲氫合金的制備將Mn基合金、Co基合金、混合稀土金屬和金屬Ni按如下重量-百分比配料Mn基合金10%、Co基合金20%、混合稀土金屬25%、金屬Ni45%，其中，混合稀土金屬是指La28。/。，Ce52%，Pr5%，Nd15%的混合。然后，將配好的原料一起置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.4Pa，充入0.02MPa氬氣，然后通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉12分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固，凝固后的儲氫合金塊置于熱處理爐中，在IOO(TC下保溫6小時，'(四)再將熱處理過的儲氫合金塊在惰性氣體保護(hù)下制成粉末，儲氫合金粉粒度小于100目，將該儲氫合金粉進(jìn)行成分分析，并制備成MH-Ni電池，測試MH-Ni電池荷電保留能力。測試方法同實施例l，測試結(jié)果見表l。(一)Co基合金組成Co45%、Ni15%、La5%、Pr10%、Nd25%;制備方法同實施例1。(二)Mn基合金組成Mn45%、Ni15%、Al10%、La30%;制備方法同實施例1。(三)MH-Ni電池用ABs型儲氫合金的制備將Mn基合金、Co基合金、混合稀土金屬和金屬Ni按如下重量百分比配料Mn基合金17%、Co基合金27%、混合稀土金屬18%、金屬Ni38%，其中，混合稀土金屬是指La62。/。，Ce23%，Pr3°/。，Nd12°/。的混合。然后，將配好的原料一起置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至90.4Pa,充入0.02MPa氬氣，然后通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉12分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固，凝固后的儲氫合金塊置于熱處理爐中，在100(TC下保溫6小時，(四)再將熱處理過的儲氫合金塊在惰性氣體保護(hù)下制成粉末，儲氫合金粉粒度小于100目，將該儲氫合金粉進(jìn)行成分分析，并.制備成MH-Ni電池，測試MH-Ni電池荷電保留能力。測試方法同實施例1，測試結(jié)果見表1。比較例1按化學(xué)結(jié)構(gòu)式MmNi3.55Coo.75Mno.4Alo.3進(jìn)行配比，Mm為富鈽混合稀土金屬(La28%，Ce52%，Pr5%，Nd15%)，然后將所有金屬置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.2Pa，充入0.03MPa氬氣，然后通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉12分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固，凝固后的儲氫合金塊置于熱處理爐中，在IOO(TC下保溫5小時，再將熱處理過的儲氫合金塊在惰性氣體保護(hù)下制成粉末，儲氫合金粉粒度小于100目，將該儲氫合金粉進(jìn)行成分分析，并制備成MH-Ni電池，測試MH-Ni電池自放電。測試方法同實施例1，測試結(jié)果見表1。比較例2按化學(xué)結(jié)構(gòu)式LmNi3.6Coo.7Mno.4Alo.3進(jìn)行配比，Lm為富鑭混合稀土金屬(La62%，Ce23%，Pr3%，Nd12%)，然后將所有金屬置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.3Pa，充入0.04MPa氬氣，然后通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉10分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中快速凝固，凝固后的儲氫合金塊置于熱處理爐中，在105(TC下保溫5小時，再將熱處理過的儲氫合金塊在惰性氣體保護(hù)下制成粉末，儲氫合金粉粒度小于100目，將該儲氫合金粉進(jìn)行成分分析，并制備成MH-Ni電池，測試MH-Ni電池自放電。測試方法同實施例1，測試結(jié)果見表l。表1儲氫合金中Mn，C和Mg含量及MH-Ni電池自放電率<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表1可見，通過本發(fā)明制備的儲氫合金其Mn的含量與設(shè)計的基本一致，而且降低了儲氫合金中的雜質(zhì)含量，另外，采用本發(fā)明制備的儲氫合金用于MH-Ni電池，明顯地提高了MH-Ni電池荷電保留能力，降低了MH-Ni電池自放電。權(quán)利要求1、一種MH-Ni電池用AB5型儲氫合金的制備方法，其特征在于制備方法如下將Mn基合金、Co基合金、混合稀土金屬和金屬Ni按如下重量百分比配料Mn基合金10-20％、Co基合金20-30％、混合稀土金屬15-25％、金屬Ni35-45％，其中，所述的混合稀土金屬是指La、Ce、Pr或Nd的二種或二種以上的混合；將配好的原料一起置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.5Pa以下，然后停止抽真空，再充入氬氣，開始通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉5-30分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中凝固；凝固后的合金塊置于真空熱處理爐中，在900-1100℃下保溫4-10小時。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的MH-Ni電池用AB5型儲氫合金的制備方法，其特征在于所述的Co基合金，按重量百分比組成如下Co30-45%、Ni15-30%、La5-15%、Pr1-10%、Nd15-25%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的MH-Ni電池用AB5型儲氫合金的制備方法，其特征在于所述的Mn基合金，按重量百分比組成如下Mn30-45%、Ni15-30%、Al10-20%、La10-30%。全文摘要本發(fā)明涉及一種MH-Ni電池用AB₅型儲氫合金的制備方法。采用的技術(shù)方案是按Mn基合金10-20％、Co基合金20-30％、混合稀土金屬15-25％、金屬Ni35-45％配料，將配好的原料一起置于真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至0.5Pa以下，停止抽真空，充入氬氣，開始通電給功率，當(dāng)原料全部熔化后，精煉5-30分鐘，將熔體澆注到水冷卻模中凝固；凝固后的合金塊置于真空熱處理爐中在900-1100℃下保溫4-10小時。本發(fā)明消除了Mn元素在儲氫合金中的偏差和偏析，尤其是穩(wěn)定控制了Mn成分的波動，而且減少了儲氫合金中的C和Mg雜質(zhì)含量，提高了MH-Ni電池荷電保留能力，降低MH-Ni電池自放電。文檔編號C22C1/02GK101445878SQ200810246900公開日2009年6月3日申請日期2008年12月30日優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日發(fā)明者波姜,孫朝林,王長春,郭靖洪申請人:鞍山鑫普新材料有限公司