型稀土-釔-鎳系儲(chǔ)氫合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通式為RExYyNiz-a-b-cMnaAlbMcZrATiB的稀土系儲(chǔ)氫合金。所述合金電極的最高容量高于常見的LaNi5型儲(chǔ)氫合金，制造方法簡單且安全。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；可以用于制備堿性二次電池的負(fù)極以及含該儲(chǔ)氫合金的二次電池。
【專利說明】添加錯(cuò)、鐵元轟的AB。型稀± -紀(jì)-鎮(zhèn)系儲(chǔ)氨合金

【技術(shù)領(lǐng)域】
[000。 本發(fā)明涉及一種含有鉛、鐵元素的ABs型稀± -紀(jì)-媒系儲(chǔ)氨合金。

【背景技術(shù)】
[0002] 儲(chǔ)氨合金是上世紀(jì)60年代末發(fā)現(xiàn)的一類具有高存儲(chǔ)氨密度的功能材料，已有儲(chǔ) 氨合金從組成上大致可分為六類；稀±系A(chǔ)Be型如LaNi 鎮(zhèn)系如MgsNi、MgNi、LasMgi,;稀 ±-鎮(zhèn)-媒系A(chǔ)B3_3.5型如La2MgNi9，La5Mg2Ni23，La3MgNil4;鐵系A(chǔ)B型如TiNi、TiFe;鉛、鐵系 Laves 相 AB2型如 ZrNi 2;饑系固溶體型如（V o.Ji。. 1) i_xFex。
[0003] 目前廣泛使用的儲(chǔ)氨材料是LaNig型儲(chǔ)氨合金。該合金主要用作金屬氨化物-媒 二次電池（MH/W)的負(fù)極材料，其理論電化學(xué)容量為373mAh，g-i，實(shí)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) 性能更高或儲(chǔ)氨量更大的儲(chǔ)氨合金，對鎮(zhèn)基合金的研究給予了高度的重視。鎮(zhèn)基儲(chǔ)氨合金 材料的理論電化學(xué)容量高，尤其是稀± -鎮(zhèn)-媒系A(chǔ)Bs型、A 2B7型、A sBi9型儲(chǔ)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。鉛、鐵系W及饑系儲(chǔ)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] 現(xiàn)有技術(shù)中已有對ABs型La-Y-Ni儲(chǔ)氨合金的報(bào)道，但合金中不含鉛、鐵元 素，且儲(chǔ)氨容量最高只有 260mAh ? g-i (參見；"An electrochemical s1:udy of new Lai-xCeANigW《X《1) hydrogen storage alloys", Electrochimica Acta, 46 (2001)， P2385-2393 和 "New ternary intermetallic compounds belonging to the R-Y-Ni(R = La,Ce)system as negative electrodes for Ni_MH batteries",Journal of Alloys and Compounds, 330-332(2002), P782-786)〇
[0005] 目前廣泛研究的AB3型稀±-鎮(zhèn)-媒系儲(chǔ)氨合金中Mg元素為主成分之一。 CN102660700A公開了一種ABs型儲(chǔ)氨合金及制備方法，該合金的化學(xué)式為La。. 3ePr。. 3〇MgyNi2 .9cA1(i.3ci，其中x = 〇. 30?0. 35。該合金成份中必需含有Mg元素。由于活潑金屬元素鎮(zhèn)的 蒸汽壓高，使得制造難度增大，合金成分難W控制，同時(shí)揮發(fā)的微細(xì)鎮(zhèn)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(chǔ)氨合金，W克服現(xiàn)有技術(shù)中的不 足。
[0007] -種通式為36式,化_一_。111/161。21'4化的稀±系儲(chǔ)氨合金，其中，1?6 = 13、〔6、口1'、 Nd、Sm、Gd 中的一種或幾種元素，x > 0, y > 0. 5, x+y = 3 ;M =化、Fe、Co、Sn、V、W 中的一 種或幾種元素，9. 5>z>8. 5(z = 9時(shí)為化學(xué)計(jì)量比ABg型；z聲9時(shí)為非化學(xué)計(jì)量比ABg 型），3 > a+b > 0,2. 5 > C > 0,2 > A+B > 0。
[0008] 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] 進(jìn)一步地，M元素優(yōu)選的含量范圍為0. 1?2. 0 ;
[0012] 進(jìn)一步地，Zr元素優(yōu)選的含量范圍為0. 1?1. 0 ;
[0013] 進(jìn)一步地，Ti元素優(yōu)選的含量范圍為0. 1?1. 0。
[0014] 本發(fā)明所述合金可采用高溫烙煉-快渾法制備得到，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(jì)算并準(zhǔn)確稱取各原料， 將原料依次放入Al2〇3巧巧，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。速凝銅親線速度為3. 4m/s。銅親常通冷卻水，冷卻水溫25C。易燒損 原料需適量增加配比，增加比例如下表：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種稀土系儲(chǔ)氫合金，其特征在于：組成通式為RExYyNiz_a_b_eMnaAlbM eZrATiB，其中RE 為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd中的一種或幾種元素；M為&1、？6、(：〇、511、￥、1中的一種或幾種元 素；x>0,y>0?5,x+y= 3 ;9. 5 >z> 8. 5 ;3 >a+b>0,2. 5 >c>0,2 >A+B>0。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種稀土系儲(chǔ)氫合金，其特征在于：2. 0 >x> 0. 5。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀土系儲(chǔ)氫合金，其特征在于：2. 0彡a彡0. 5， 1. 0 彡b彡 0? 2。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀土系儲(chǔ)氫合金，其特征在于：2. 0彡c彡0. 1。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀土系儲(chǔ)氫合金，其特征在于：1. 0彡A彡0. 1， 1. 0 ^B^ 0. 1〇
6. 如權(quán)利要求1或2所述的一種稀土系儲(chǔ)氫合金，其特征在于：z= 9。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種稀土系儲(chǔ)氫合金，其特征在于：2. 0彡x彡0. 5， 2. 0 > a > 0? 5,1. 0 > b > 0? 2,2. 0 > c > 0? 1，1. 0 > A > 0? 1，1. 0 > B > 0? 1，z = 9。
8. -種稀土系儲(chǔ)氫合金的制備方法，其特征在于：按照化學(xué)分子式配比計(jì)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。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種稀土系儲(chǔ)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。
10. -種二次電池，其特征在于含有權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的稀土系儲(chǔ)氫合金作 為儲(chǔ)氫介質(zhì)的電極。
【文檔編號(hào)】C22C19/03GK104513915SQ201410427179
【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】王利, 閆慧忠, 熊瑋, 李寶犬, 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