專利名稱：在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳氫電池技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬氫化物鎳電池(MH/Ni)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，它與鎘鎳電池有很好的互換性，但沒有鎘污染而且比能量高。廣泛應(yīng)用與便攜式信息設(shè)備。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，也具有相當(dāng)樂觀的應(yīng)用前景。金屬氫化物鎳電池負(fù)極儲(chǔ)氫合金電極的性能主要與合金的種類、成分和組織結(jié)構(gòu)等體相性質(zhì)有關(guān)，但儲(chǔ)氫合金的表面處理及電極的修飾可以顯著提高負(fù)極的電化學(xué)性能。在合金粉及電極的表面修飾方面，人們進(jìn)行了大量的研究.有的文獻(xiàn)表明合金表面的酸、堿處理、還原和氟化處理等可以在合金的表面形成富鎳層，使電極具有較高的點(diǎn)催化活性，因此改善了電極的性能。在電極表面涂一層Pd粉或Pd的化合物能夠有效地降低電極內(nèi)部的氧氣分壓。在電極表面電鍍Co和Pd不僅起到微集流體的作用，而且提高負(fù)極表面的電催話活性。用置換鍍銅的方法在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆銅可以提高儲(chǔ)氫合金的放電性能，再經(jīng)過鈍化處理，可以提高銅層在空氣中的穩(wěn)定性，并對(duì)放電無不利影響。本人以前申請(qǐng)的專利曾介紹過在儲(chǔ)氫合金電極表面包覆鎳硫合金層的方法，此方法可以提高電極的放電性能和提高電極的壽命。本專利主要介紹另一種用化學(xué)的方法在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金的方法，用于提高電極的大電流放電性能和壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金及其制備方法，通過上述技術(shù)的實(shí)施，是使儲(chǔ)氫合金電極放電性能和循環(huán)放電性能得到顯著提高。
本發(fā)明在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金，即在合金粉上沉積層中含有0.001-20％硼元素，硼元素在沉積層中以NiB2或Ni2B5的硼化合物形式存在。
本發(fā)明的儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金的制備方法，步驟如下(1)配置0.3-1.5摩爾/升鎳離子，10-140克/升酒石酸鉀鈉，5-90克/升氫氧化鈉以及1-30毫克/升的硝酸鉛混合溶液；(2)配置0.015-0.45摩爾/升的硼離子的溶液；(3)將合金粉浸入(1)所配的溶液中，用攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速為50-300轉(zhuǎn)/分鐘，并且逐漸向溶液中填加(2)所配置成的溶液，處理時(shí)間為20-160分鐘，重復(fù)此過程1-10次，溶液溫度為20-100℃，溶液PH值為5-14，在合金粉表面包覆一層鎳硼合金層。
所述的鎳離子包括硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、氨基磺酸鎳或次磷酸鎳等物質(zhì)。
所述的硼離子包括硼氫化鈉、硼氫化鉀、二甲基胺硼烷或二乙基胺硼烷等物質(zhì)。
按照上述技術(shù)方按處理的合金粉和一定比例的鎳粉混合制成的電極與氫氧化鎳電極組成電池，氧化汞電極作為參比電極，6N氫氧化鉀溶液作為電解質(zhì)。電極的常溫小電流放電能力不會(huì)造成影響，但是有利于電極的大電流放電能力，隨著放電電流的增大，改善的效果越來越明顯，在2C放電下，經(jīng)過此方法處理后的電極比處理前電極的放電容量提高了18％。在壽命方面，1C循環(huán)250次后，處理后電極可以保持容量的79.26％，而處理前電極只可以保持容量的13.86％。改善效果比較明顯。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將氯化鎳5g/L、硼氫化鉀0.3g/L、氫氧化鈉10g/L配成混和溶液。絡(luò)合劑為酒石酸鉀鈉，濃度為20g/L。穩(wěn)定劑為硝酸鉛，濃度為2.5mg/L。溶液PH值為13，溫度為90℃。用攪拌器攪拌，時(shí)間為35分鐘，可以使合金粉表面包覆了一層含有NiB2和Ni5B2的合金層，B元素的含量在0.1％以上。將經(jīng)過處理后的合金粉制成的電極，在0.5C、1C、1.5C、2C電流下的放電容量均比未處理電極在相同條件下的容量要大，尤其是在2C放電條件下，其容量比未處理電極容量提高了8.6％。且循環(huán)壽命也可以得到改善。經(jīng)過250次循環(huán)以后，未處理電極只能保持其容量的13.57％，而處理后電極的容量能保持其原來的61.23％。
實(shí)施例2將硫酸鎳10g/L、硼氫化鈉0.6g/L、氫氧化鈉30g/L配成混和溶液。絡(luò)合劑為酒石酸鉀鈉，濃度為60g/L。溫度為90℃。用攪拌器攪拌，化學(xué)鍍時(shí)間為80分鐘，可以使合金粉表面包覆了一層含有NiB2和Ni5B2的合金層，B元素的含量在0.2％以上。將經(jīng)過處理后的合金粉制成的電極在0.5C、1C、1.5C、2C電流下的放電容量均比未處理電極在相同條件下的容量要大，尤其是在2C放電條件下，其容量比未處理電極容量提高了16％。且循環(huán)壽命也可以得到改善。經(jīng)過250次循環(huán)以后，未處理電極只能保持其容量的13.57％，而處理后電極的容量能保持其原來的77.14％。
實(shí)施例3將氯化鎳130g/L、硼氫化鈉2.6g/L、氫氧化鈉90g/L配成混和溶液。絡(luò)合劑為酒石酸鉀鈉，濃度為130g/L。溫度為90℃。用攪拌器攪拌，化學(xué)鍍時(shí)間為120分鐘，可以使合金粉表面包覆了一層含有NiB2和Ni5B2的合金層，B元素的含量在0.5％以上。將經(jīng)過處理后的合金粉制成的電極在0.5C、1C、1.5C、2C電流下的放電容量均比未處理電極在相同條件下的容量要大，尤其是在2C放電條件下，其容量比未處理電極容量提高了6.3％。且循環(huán)壽命也可以得到改善。經(jīng)過250次循環(huán)以后，未處理電極只能保持其容量的13.57％，而處理后電極的容量能保持其原來的42.78％。
本發(fā)明公開和提出在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金及其制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變?cè)?、工藝參?shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的產(chǎn)品和方法已通過較佳實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法和產(chǎn)品進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金，其特征是在合金粉上沉積層中含有0.001-20％硼元素，硼元素在沉積層中以NiB2或Ni2B5的硼化合物形式存在。
2.一種權(quán)利要求1的儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金的制備方法，其特征是(1)配置0.3-1.5摩爾/升鎳離子，10-140克/升酒石酸鉀鈉，5-90克/升氫氧化鈉以及1-30毫克/升的硝酸鉛混合溶液；(2)配置0.015-0.45摩爾/升的硼離子的溶液；(3)將合金粉浸入(1)所配的溶液中，用攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速為50-300轉(zhuǎn)/分鐘，并且逐漸向溶液中填加(2)所配置成的溶液，處理時(shí)間為20-160分鐘，重復(fù)此過程1-10次，溶液溫度為20-100℃，溶液PH值為5-14，在合金粉表面包覆一層鎳硼合金層。
3.如權(quán)利要求2所述的一種儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金的制備方法，其特征是所述的鎳離子采用硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、氨基磺酸鎳或次磷酸鎳。
4.如權(quán)利要求2所述的一種儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金的制備方法，其特征是所述的硼離子采用硼氫化鈉、硼氫化鉀、二甲基胺硼烷或二乙基胺硼烷。
全文摘要
本發(fā)明提出一種在儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳硼合金及其制備方法，即在合金粉上沉積層中含有0.001－20％硼元素，硼元素在沉積層中以NiB
文檔編號(hào)H01M4/04GK1794496SQ200510015660
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者單忠強(qiáng), 畢顯, 田建華 申請(qǐng)人:天津大學(xué)