一種釔-鎳稀土系儲氫合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種a5b19型稀土 -釔-鎳系儲氫合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 儲氫合金是上世紀(jì)60年代末發(fā)現(xiàn)的一類具有高存儲氫密度的功能材料，已有儲 氫合金從組成上大致可分為六類：稀土系A(chǔ)B5型如LaNi5;鎂系如Mg2Ni、MgNi、La2Mg17;稀 土-鎂-鎳系A(chǔ)B3_4型如La2MgNi9,La5Mg2Ni23,La3MgNi14;鈦系A(chǔ)B型如TiNi、TiFe;鋯、鈦系 Laves相AB2型如ZrNi2;f凡系固溶體型如（Va9TiQ.
[0003] 目前廣泛使用的儲氫材料是LaNi5型儲氫合金。該合金主要用作金屬氫化物-鎳 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)5(Mm為混合稀土金屬）的最大容量約為350mAh?g'為了開發(fā)電化學(xué)性 能更好或儲氫量更大的儲氫合金，對鎂基合金的研宄成為熱點(diǎn)。鎂基儲氫合金材料的理論 電化學(xué)容量高，尤其是稀土-鎂-鎳系A(chǔ)B3型、A2B7型、A占19型儲氫合金的研宄取得了重要 進(jìn)展，并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。鋯、鈦系以及釩系儲氫材料由于活化困難、成本太高等原因 都未被廣泛應(yīng)用。
[0004] CN101210294A公開了一種A5B19型合金，該合金的組成符合通式X5_aYaZb，其中X為 稀土金屬中的一種或幾種，Y為堿土金屬中的一種或幾種，Z為Mn、Al、V、Fe、Si、Sn、Ni、Co、 Cr、Cu、Mo、Zn和B中的一種或幾種，0 <a彡 2,17. 5 彡b彡 22. 5。CN102195041A公開了 一種堿性蓄電池用儲氫合金，組成式為LaxReyMgmNLt/lJ；，其中Re為包括Y的稀土類 元素（除了La)中的至少一種元素，T為Co、Mn、Zn中的至少一種元素；0. 17彡x彡0. 64、 3. 5彡n彡3. 8、0. 06彡m彡0? 22、v彡0,主相的結(jié)晶構(gòu)造是六5819型構(gòu)造。CN101238231A 公開了一種儲氫合金，其通式為八(41)13(1+1?)(] 19表不的含有Pr50〇19型晶體結(jié)構(gòu)的相，其中A為 選自包括Y(釔）在內(nèi)的稀土類元素中的1種或2種以上的元素，B為Mg元素，C為選自Ni、 Co、Mn和A1中的1種或2種以上的元素，w表示-0. 1?0.8的范圍的數(shù)；并且，合金整體 的組成由通式：RlxR2yR3z表示，其中，15. 8彡x彡17. 8,3. 4彡y彡5. 0,78. 8彡z彡79. 6， x+y+z= 100，R1為選自包括Y(釔）在內(nèi)的稀土類元素中的1種或2種以上的元素，R2為 Mg元素，R3為選自Ni、Co、Mn和A1中的1種或2種以上的元素，上述z中表示Mn+Al的值 為0. 5以上、表示A1的值為4. 1以下。上述專利合金成份中必需含有堿土金屬或鎂元素。 由于活潑金屬元素鎂的蒸汽壓高，使得制造難度增大，合金成分難以控制，同時揮發(fā)的微細(xì) 鎂粉易燃易爆而存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種不含有Mg元素的稀土系儲氫合金，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不 足。
[0006] 本發(fā)明涉及一種通式為RExYyNiz_a_bMnaAlb的新型稀土系儲氫合金，其中，RE=La、 Ce、Pr、Nd、Sm、Gd中的一種或幾種元素，x> 0，y多 0? 5，x+y= 3 ;12. 5 多z多 11(z= 11. 4 時為化學(xué)計量比A5B19型；Z辛11. 4時為非化學(xué)計量比A忑19型）；5. 5彡a+b> 0。
[0007] 進(jìn)一步地，RE元素優(yōu)選的含量范圍為0. 5?2. 0 ;
[0008] 進(jìn)一步地，Mn元素優(yōu)選的含量范圍為0. 5?3. 0 ;
[0009] 進(jìn)一步地，A1元素優(yōu)選的含量范圍為0? 3?1. 5 ;
[0010] 本發(fā)明所述合金可采用高溫熔煉-快淬法制備得到，其工藝過程為：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。易燒損 原料需適量增加配比，增加比例如下表：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種稀±系儲氨合金，其特征在于：組成通式為RExYyNi,_,_bMn,Alb，其中RE為La、Ce、 Pr、Nd、Sm、Gd 中的一種或幾種元素；x > 0, y > 0. 5, x+y = 3 ;12. 5 > z > 11 點(diǎn) 5 > a+b >0。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種稀±系儲氨合金，其特征在于；2. 0 > X > 0. 5。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀±系儲氨合金，其特征在于；3. 0 > a > 0. 5。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀±系儲氨合金，其特征在于；1. 5 > b > 0. 3。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀±系儲氨合金，其特征在于；z = 11. 4。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種稀±系儲氨合金，其特征在于；2.0 > X > 0.5， 3. 0 > a > 0. 5,1. 5 > b > 0. 3, Z = 11. 4。
7. -種稀±系儲氨合金的制備方法，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。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種稀±系儲氨合金的制備方法，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下退火熱處理她。
9. 一種儲氨合金電極，其特征在于W權(quán)利要求1-6中任一項所述的稀±系儲氨合金作 為儲氨介質(zhì)。
10. -種二次電池，其特征在于含有權(quán)利要求8所述的儲氨合金電極。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種A5B19型通式為RExYyNiz-a-bMnaAlb的稀土系儲氫合金。該類合金具有良好的壓力-組成-等溫特性，在通常條件下的最大儲氫量能夠達(dá)到1.33wt.％以上。本發(fā)明所述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；因其組成中不含有鎂元素，故與傳統(tǒng)的稀土-鎂-鎳系A(chǔ)5B19型儲氫合金相比，制造方法簡單且安全。本發(fā)明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。
【IPC分類】H01M4-38, C22C19-03
【公開號】CN104532062
【申請?zhí)枴緾N201410429187
【發(fā)明人】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
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年8月28日