一種釔-鎳稀土系儲氫合金及含該儲氫合金的二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種釔-鎳稀土系儲氫合金及含該儲氫合金的二次電池，涉及一種AB3型RExYyNiz-a-bMnaAlb儲氫電極合金。所述合金具有良好的活化性能、倍率放電能力、充放電或吸放氫循環(huán)穩(wěn)定性，可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用，自放電小，其最高電化學(xué)容量可達(dá)360mAh·g-1以上。該合金作為儲氫電極的電化學(xué)性能以及作為儲氫材料的氣相吸放氫性能優(yōu)于傳統(tǒng)LaNi5型儲氫合金，其組成中不含鎂元素，與稀土-鎂-鎳系A(chǔ)B3型儲氫合金相比，制造方法簡單且安全。
【專利說明】-種紀(jì)-鎮(zhèn)稀±系儲氨合金及含該儲氨合金的二次電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[OOOU 本發(fā)明設(shè)及一種AB3型RE-Y-NiMnAl儲氨合金。

【背景技術(shù)】
[0002] 儲氨合金是上世紀(jì)60年代末發(fā)現(xiàn)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A(chǔ)Bs型如LaNi 5;儀系如Mg2Ni、MgNi、La2Mgi7;稀 ± -儀-鑲系 AB3_4型如 La sMgNig，LasMg2Ni23, LasMgNiw;鐵系 AB 型如 TiNi、TiFe ;錯、鐵系 Laves 相 AB2型如 ZrNi 2;饑系固溶體型如（Va.gTia.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(fù)極材料，其理論電化學(xué)容量為373mAh，g^，實際應(yīng)用的商品負(fù)極材料 Mm(NiCoMnAl)e(其中Mm為混合稀±金屬）的最大容量大約350mAh ? g^。為了開發(fā)電化學(xué) 性能更好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(xué)容量高，尤其是稀± -儀-鑲系A(chǔ)Bs型、A 2B7型、A sBi9型儲氨合金的研究 取得了重要進(jìn)展，并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。錯、鐵系W及饑系儲氨材料由于活化困難、成本 太高等原因都未被廣泛應(yīng)用。
[0004] 文獻(xiàn)《An electrochemical s1:udy of new Lai-xCeANig (0《X《1) hydrogen storage alloys》巧lectrochimica Acta，46(2001) ;2385-2393)和文獻(xiàn)《New ternary intermetallic compounds belonging to the R-Y-Ni(R = La， Ce)system as negative electrodes for 化-MH batteries》（Journal of Alloys and Compounds,330-332(2002); 782-786)報道了 AB3型La-Y-Ni儲氨合金，但合金中不含有Mn和A1元素，且儲氨容量最高 只有 260mAh ? g-1。
[0005] 目前廣泛研究的AB3型稀±-儀-鑲系儲氨合金中Mg元素為主成分之一。如 CN102660700A公開了一種ABg型儲氨合金及制備方法。AB 3型儲氨合金的化學(xué)式為；La。.35 Pr〇.3〇MgxNi2.9〇Al〇.3〇,其中X = 0. 30?0. 35。該專利合金成份中不含有Y元素，但必需含有 Mg元素，由于活潑金屬元素儀的蒸汽壓高，使得制造難度增大，合金成分難W控制，同時揮 發(fā)的微細(xì)儀粉易燃易爆而存在安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種不含有Mg元素的稀±系儲氨合金，W克服現(xiàn)有技術(shù)中的不 足。
[0007] 本發(fā)明設(shè)及一種通式為RExYyNi,_,_bMn,Alb的稀±系儲氨合金，其中，RE = La、Ce、 Pr、Nd、Sm、Gd 中的一種或幾種元素，x > 0, y > 0. 5, x+y = 3 ;9. 5 > z > 8. 5 (z = 9 時為 化學(xué)計量比ABs型；z聲9時為非化學(xué)計量比AB 3型），3. 5 > a+b > 0。
[000引進(jìn)一步地，RE元素優(yōu)選的含量范圍為0. 5?2. 0 ;
[0009] 進(jìn)一步地，Mn元素優(yōu)選的含量范圍為0. 5?2. 0 ;
[0010] 進(jìn)一步地，A1元素優(yōu)選的含量范圍為0. 2?1. 0。
[0011] 采用高溫烙煉-快澤法制備合金，其工藝過程如下所述：組成中各單質(zhì)金屬或中 間合金原料的純度均> 99. 0%，按照化學(xué)分子式配比計算并準(zhǔn)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后 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：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種稀土系儲氫合金，其特征在于：組成通式為RExYyNiz_a_bMnaAlb，其中RE為La、Ce、 Pr、Nd、Sm、Gd中的一種或幾種元素；x> 0,y多 0? 5,x+y= 3 ;9. 5 >z多 8. 5 ;3. 5 ^a+b > 0〇
2. 如權(quán)利要求1所述的一種稀土系儲氫合金，其特征在于：2. 0多x多0. 5。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀土系儲氫合金，其特征在于：2. 0多a多0. 5。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀土系儲氫合金，其特征在于：1. 0多b多0. 2。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀土系儲氫合金，其特征在于：z= 9。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種稀土系儲氫合金，其特征在于：2. 0多x多0. 5， 2. 0 多a多 0. 5,1. 0 多b多 0. 2,z= 9。
7. -種稀土系儲氫合金的制備方法，其特征在于：按照化學(xué)分子式配比計算并準(zhǔn)確稱 取各單質(zhì)金屬原料，原料純度均大于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后速凝，速凝銅輥線速度為3. 4m/s，銅輥 常通冷卻水，冷卻水溫25 °C。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種稀土系儲氫合金的制備方法，其特征在于：在速凝步驟結(jié) 束后，合金在真空或惰性氣體保護(hù)下，750°C下退火熱處理8h。
9. 一種儲氫合金電極，其特征在于以權(quán)利要求1-6中任一項所述的稀土系儲氫合金作 為儲氫介質(zhì)。
10. -種二次電池，其特征在于含有權(quán)利要求9所述的儲氫合金電極。
【文檔編號】C22C30/00GK104513925SQ201410427281
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】閆慧忠, 李寶犬, 熊瑋, 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(zé)任公司