專利名稱：一種A₂B₇鎳氫電池負(fù)極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池及電池儲(chǔ)氫材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種A2B7鎳氫電池負(fù)極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎳氫電池具有能量密度高、安全性好、無(wú)污染、無(wú)記憶效應(yīng)、價(jià)格適宜等特點(diǎn)，成為目前最具發(fā)展前景的“綠色能源”電池之一，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、照相機(jī)、個(gè)人電腦等便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)工具、電動(dòng)車輛等大功率設(shè)備，對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境具有
重要意義。目前研究的儲(chǔ)氫合金負(fù)極材料主要有AB5型稀土鎳系儲(chǔ)氫合金、AB2型Laves相合金等幾種類型。AB5型合金最早被用于電極材料，對(duì)其研究也最廣泛，已成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但儲(chǔ)氫容量低，已接近理論極限。AB2型Laves相合金具有儲(chǔ)氫量大的特點(diǎn)，但還存在初期活化困難、高倍率放電性能較差以及成本較高等不足之處，有待進(jìn)一步研究與改善。由于La-Mg-Ni系新型忙氫合金是由CaCu5單元和Laves相單元組成的，因?yàn)锳B3合金結(jié)構(gòu)和A2B7合金結(jié)構(gòu)可表達(dá)為AB3= I/3 (AB5) +2/3 (AB2)A2B7= (AB5) + (AB2)新型高容量AB3型和A2B7型合金具有較高的放電容量，但是合金的容量衰減問(wèn)題仍未解決。因此人們采用了元素替代、熱處理等方法來(lái)改善AB3型和A2B7合金的綜合電化學(xué)性能。對(duì)于A2B7合金來(lái)說(shuō)，A側(cè)多采用Ce、Pr、Nd進(jìn)行元素替代，但是Pr、Nd價(jià)格太高，其含量直接決定了儲(chǔ)氫合金粉的價(jià)格。而B側(cè)多采用Co、Mn、Al進(jìn)行元素替代，但是Co價(jià)格約為Ni的2倍，其含量直接影響儲(chǔ)氫`合金的循環(huán)穩(wěn)定性和儲(chǔ)氫合金粉的價(jià)格。另外合金中A2B7相含量的高低決定了該合金粉的電化學(xué)容量，因此如何提高其相含量是解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。以往研究中關(guān)于Sm對(duì)A側(cè)替代的研究較少，從檢閱到的文獻(xiàn)來(lái)看，潘洪革嘗試過(guò)在AB5中添加極少量Sm，即僅有O. lat%，但是并未觀察到任何特別之處。除此之外，未見(jiàn)任何A2B7合金中A側(cè)元素用Sm大量替代La元素的研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種A2B7鎳氫電池負(fù)極材料。本發(fā)明的另一目的在于提供所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的制備方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種A2B7鎳氫電池負(fù)極材料，包括含有如下結(jié)構(gòu)通式的成分LaxSmyMg2_x_yNizAl7_z，其中O. 30彡x彡1. 10，O. 70彡y彡1. 50，5. 78 彡 z 彡 7. 47 ;所述的A優(yōu)選為鑭(La)元素、釤(Sm)元素和鎂(Mg)元素，所述的B優(yōu)選為鎳(Ni)元素和鋁(Al)元素；
所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟(I)將金屬鑭(La)、釤(Sm)、鎳(Ni)、鎂(Mg)和鋁(Al)按摩爾比3. 60 11. 33
7.33 15. 49 70. 86 76. 70 :1. 51 3. 87 :1. 36 5. 58置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，抽真空后充入氬氣，于1050 1350°C熔煉O. 5 3h，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻，得到合金鑄錠；(2 )將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空后充入氬氣，于850 950°C退火2 8h，得到A2B7鎳氫電池負(fù)極材料；步驟(I)中所述的抽真空的真空度優(yōu)選為ICT1 10_2Pa ；所述的充入氬氣的氣壓優(yōu)選為O. 01 O. 07Mpa ；步驟(2)中所述的抽真空的真空度優(yōu)選為ICT1 10_2Pa ；所述的充入氬氣的氣壓優(yōu)選為O. 05 O. 08MPa ；本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明以金屬鑭、釤、鎳、鎂和鋁按摩爾比 3. 60 11. 33 7. 33 15. 49 70. 86 76. 70 1. 51 3. 87 1. 36 5. 58 進(jìn)行感應(yīng)熔煉制備無(wú)Co、Pr和Nd的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料，并通過(guò)850 950°C退火處理，保證A2B7鎳氫電池負(fù)極材料中A2B7相含量在90%以上。本發(fā)明的原料價(jià)格便宜，極大地降低了儲(chǔ)氫材料的價(jià)格；通過(guò) S m大量替代A側(cè)元素，在不改變主相的同時(shí)使合金的高倍率放電性能和循環(huán)性能提高，制備得到的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好。


圖1是實(shí)施例1的鎳氫電池負(fù)極材料Lahci3Sma67Mga3ciN^99Alai2的XRD圖譜及擬合曲線圖。圖2是實(shí)施例1的鎳氫電池負(fù)極材料Lau3Sma67Mga3ciNif^99Alai2經(jīng)過(guò)35°C熱處理的PCT曲線圖。圖3是實(shí)施例1的鎳氫電池負(fù)極材料La1.Cl3Smtl. Jga3tlNi6 99Alci l2的充放電循環(huán)壽命曲線圖。圖4是實(shí)施例2的鎳氫電池負(fù)極材料La1.03Sm0.67Mg0.30Ni6.99A10.12的PCT曲線圖，其中a為未經(jīng)過(guò)熱處理的鎳氫電池負(fù)極材料Lai ci3Smci 67Mga3ciNi6 99Altl l2的PCT曲線；b為經(jīng)850°C熱處理的鎳氫電池負(fù)極材Lau3Sma67Mga3tlNia99Alai2的PCT曲線；c為經(jīng)900°C熱處理的鎳氫電池負(fù)極材Lai ci3Smci 67Mgci 3ciNi6 99Alci l2的PCT曲線；d為經(jīng)950°C熱處理的鎳氫電池負(fù)極材 Lahtl3Sma67Mga3tlNif^99Alai2 的 PCT 曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1(I)將純金屬 540g La、375g Sm、1544g N1、27. 2g Mg和 12. 6g Al 置于感應(yīng)熔煉爐(ZG型真空感應(yīng)電爐，遼寧省錦州變壓器電爐廠。下同。)坩堝中，
蓋好爐蓋，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 07MPa，于1250°C熔煉2h，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于900°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Lau3Sma67Mga3ciNif^99Alai2 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La1.03Smfl.67Mg0.30Ni6.99Al0.12 含有 Lall. 33at%, Sm7. 30at%、Mg3. 31at%、Ni76. 70at% 和 All. 36at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 391. OmA · h/g。實(shí)施例2(I)將純金屬 540g La、375g Sm、1544g Ni,27. 2g Mg 和 12. 6g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為10_2Pa，充入氬氣至氣壓為O. OlMPa，于1200°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為10_2Pa，充入氬氣至氣壓為O. 05MPa,于950°C退火4h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Lau3Sma67Mga3ciNif^99Alai2 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La1.03Smfl.67Mg0.30Ni6.99Al0.12 含有 Lall. 33at%, Sm7. 30at%、Mg3. 31at%、Ni76. 70at% 和 All. 36at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 389. OmA · h/g。實(shí)施例3(I)將純金屬 524g La、384g Sm、1547g Ni,27. 3g Mg 和 17.6g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1050°C熔煉3h，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；

(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于850°C退火6h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Lau1Sma69Mga3tlNiu6Alai7 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La1.01Smfl.69Mg0.30Ni7.O6AIq. 17 含有 LalO. 93at%, Sm7. 43at%、Mg3. 30at%、Ni76. 45at% 和 All. 89at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 387. 2mA · h/g。實(shí)施例4(I)將純金屬 513g La、399g Sm、1540g Ni,27.1g Mg 和 20g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1150°C熔煉1. 5h，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 06MPa,于900°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa99Sma71Mga3ciNi7^Ala2ci ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.99Sm0.71Mg0.30Ni7.01Al0.20 含有 LalO. 71at%，Sm7. 72at%、Mg3. 28at%、Ni76. 14at% 和 A12. 15at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 382. 2mA · h/g。實(shí)施例5(I)將純金屬 500g La、424g Sm、1524g Ni,27.1g Mg 和 25. Og Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 06MPa，于1150°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火4h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa95Sma75Mga3ciNif^88Ala25 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料Laa95Sma75Mga30Ni6 .88A10.25 含有 LalO. 44at%，Sm8. 20at%、Mg3. 28at%、Ni75. 38at% 和 A12. 69at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為383.5mA · h/g。
實(shí)施例6(I)將純金屬 498g La、438g Sm、1512g N1、19.8g Mg 和 32. 7g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 05MPa，于1100°C熔煉
O.5h，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于900°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa98Sma8tlMga23Niu3Ala33 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料Laa98Sma80Mga23Ni7.03A10.33 含有 LalO. 44at%, Sm8. 52at%、Mg2. 41at%、Ni75. 10at% 和 A13. 53at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 370. 4mA · h/g。實(shí)施例7(I)將純金屬 489g La、475g Sm、1479g N1、19.8g Mg 和 37. 6g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1300°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于900°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa94Sma84Mga22Ni6J1Ala37 ；所述的鎳氫電池負(fù)·極材料La0.94Sm0.84Mg0.22Ni6.71Al0.37 含有 LalO. 32at%, Sm9. 29at%、Mg2. 42at%、Ni73. 89at% 和 A14. 09at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 365. OmA · h/g。實(shí)施例8(I)將純金屬 498g La、433g Sm、1506g Ni,20. 2g Mg 和 43. 4g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 02MPa，于1350°C熔煉
O.5h，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于850°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa98Sma79Mga23Niu2Ala44 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料Laa98Sma79Mga23Ni7^2Ala44 含有 LalO. 36at%, Sm8. 35at%、Mg2. 43at%、Ni74. 21at% 和 A14. 65at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 345. 4mA · h/g。實(shí)施例9(I)將純金屬 477g La、476g Sm、1480g N1、19.8g Mg 和 47. 7g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. OlMPa，于1250°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火2h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa92Sma85Mga22Ni6J9Ala48 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料Laa92Sma85Mga22Ni6J9Ala48 含有 La9. 97at%，Sm9. 22at%、Mg2. 40at%、Ni73. 28at% 和 A15. 13at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 311. 8mA · h/g。實(shí)施例10(I)將純金屬 339g La、715g Sm、1382g Ni,22. 9g Mg 和 41.4g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1150°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火4h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa6ciSmhl7Mga23Nk78Ala38 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.60SmL17Mg0.23Ni5.78Al0.38 含有 La7. 33at%, Sml4. 34at%、Mg2. 87at%、Ni70. 86at% 和 A14. 61at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 363. 4mA · h/g。實(shí)施例11(I)將純金屬 335g La、713g Sm、1390g Ni,20. 2g Mg 和 41.1g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1250°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于900°C退火6h，得到鎳氫電池負(fù)極材料LagSmuMgc^Ni^Alu ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.60SmL19Mg0.21Ni5.92Al0.38 含有 La7. 26at%, Sml4. 32at%、Mg2. 53at%、Ni71. 31at% 和 A14. 58at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 36L 2mA · h/g。實(shí)施例12(I)將純金屬 267g La、664g Sm、1505g N1、12.5g Mg 和 51.9g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1300°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(1)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于900°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa56Smh29Mgai5N^47Ala56 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料Laa56Smh29Mgai5Ni7. 47A10.56 含有 La5. 58at%，Sml2. 86at%、Mgl. 51at%、Ni74. 47at% 和 A15. 58at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為372.8mA · h/g。實(shí)施例13(I)將純金屬 187g La、752g Sm、1497g Ni,21. 3g Mg 和 42. 4g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1250°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa37Smh38Mga24Niu4Ala43 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料Laa37Sm1JMga24Ni7-O4Ala43 含有 La3. 93at%, Sml4. 60at%、Mg2. 58at%、Ni74. 31at% 和 A14. 58at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 380. 3mA · h/g。實(shí)施例14(1)將純金屬 200g La、758g Sm、1478g N1、22g Mg和 41.9g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1200°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火4h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa39Smh36Mga25Ni6J9Ala42 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.39SmL36Mg0.25Ni6.79Al0.42 含有 La4. 21at%，Sml4. 81at%、Mg2. 69at%、Ni73. 74at% 和 A14. 55at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 363.1mA · h/g。實(shí)施例15(1)將純金屬 475g La、492g Sm、1471g Ni,31. 9g Mg 和 30. 4g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1300°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于900°C退火4h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa85Sma82Mga33Nif^25Ala28 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料Laa85Sma82Mga33Nia25Ala28 含有 La9. 93at%, Sm9. 53at%、Mg3. 87at%、Ni72. 88at% 和 A13. 28at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 380. 9mA · h/g。實(shí)施例16(I)將純金屬 472g La、515g Sm、1452g Ni,27.1g Mg 和 33. 2g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1150°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火4h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa85Sma86Mga28Nif^21Ala31 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.85Sm0.86Mg0.28Ni6.21Al0.31 含有 LalO. 05at%,SmlO. 16at%、Mg3. 34at%、Ni73. 12at% 和 A13. 64at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為386.2mA · h/g。實(shí)施例17(I)將純金屬 171g La、795g Sm、1463g Ni,25. 6g Mg 和 45. 5g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1200°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于925°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa32Smh39Mga28Nif^56Ala44 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.32SmL39Mg0.28Ni6.56Al0.44 含有 La3. 60at%, Sml5. 49at%、Mg3. 12at%、Ni72. 90at% 和 A14. 93at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 376. 8mA · h/g。實(shí)施例18(I)將純金屬 180g La、790g Sm、1460g Ni,25. 3g Mg 和 44. 7g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1150°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于900°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa34Smh38Mga28Nif^53Ala43 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.34SmL38Mg0.28Ni6.53Al0.43 含有 La3. 80at%, Sml5. 42at%、Mg3. 09at%、Ni72. 83at% 和 A14. 85at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 379. 6mA · h/g。實(shí)施例19(I)將純金屬 190g La、773g Sm、1462g Ni,25. 9g Mg 和 49. 9g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1250°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于925°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa36Smh36Mga28Nif^56Ala49 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.36SmL36Mg0.28Ni6.56Al0.49 含有 La3. 97at%，Sml5. 01at%、Mg3. 14at%、Ni72. 50at% 和 A15. 38at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 378. 8mA · h/g。實(shí)施例20(I)將純金屬 180g La、 778g Sm、1477g N1、19.6g Mg 和 45. 5g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1150°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火8h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa35Smh42Mga22Nif^tlAla46 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.35SmL42Mg0.22Ni6.90Al0.46 含有 La3. 79at%, Sml5. 19at%、Mg2. 39at%、Ni73. 68at% 和 A14. 94at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 380. 4mA · h/g。實(shí)施例21(I)將純金屬 174g La、770g Sm、1483g Ni,26.1g Mg 和 47. 7g Al 置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為IiT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 04MPa，于1300°C熔煉lh，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻后出爐，得到合金鑄錠；(2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空至真空度為ICT1Pa,充入氬氣至氣壓為O. 08MPa,于950°C退火2h，得到鎳氫電池負(fù)極材料Laa33Smh37Mga29Ni6J6Ala47 ；所述的鎳氫電池負(fù)極材料La0.33SmL37Mgo.29Ni6.76Al0.47 含有 La3. 62at%, Sml4. 88at%、Mg3. 15at%、Ni73. 22at% 和 A15. 12at% ;采用 80mA/g 進(jìn)行放電測(cè)試，其容量為 381. 9mA · h/g。效果實(shí)施例(I)對(duì)實(shí)施例1的鎳氫電池負(fù)極材料La1.03Sm0.67Mg0.30Ni6.99A10.12進(jìn)行XRD圖譜及擬合曲線測(cè)試，結(jié)果如圖1所示；a曲線上的點(diǎn)代表實(shí)測(cè)到的數(shù)據(jù)點(diǎn)，與其疊加的黑色連續(xù)曲線代表從精修過(guò)的結(jié)構(gòu)模型計(jì)算得到的衍射譜線，b曲線為實(shí)測(cè)值減去計(jì)算值后得到的差異曲線，Retiveld精修得到各相重量百分比含量=La2Ni7相為96. 28%，LaNi5相為3. 72%。

(2)對(duì)實(shí)施例1的經(jīng)過(guò)35°C熱處理的鎳氫電池負(fù)極材料La1.Cl3Sma67Mga3tlNia99Alai2進(jìn)行PCT曲線測(cè)試，其吸氫過(guò)程和放氫過(guò)程如圖2所示；從圖2可以看出，其儲(chǔ)氫容量接近1.55%。(3)對(duì)實(shí)施例1的鎳氫電池負(fù)極材料Lai ci3Sma67Mgci 3ciNi6 99Alci l2進(jìn)行充放電測(cè)試，其充放電循環(huán)壽命曲線如圖3所示；從圖3可以看出該合金在經(jīng)過(guò)234次循環(huán)后仍能保持容量在80%以上，具有優(yōu)異的循環(huán)性能。(4)在不同溫度下對(duì)實(shí)施例2合金電極材料處理的的PCT曲線測(cè)試，其吸氫過(guò)程和放氫過(guò)程如圖4所示；a為未經(jīng)過(guò)熱處理的鎳氫電池負(fù)極材料La1.Cl3Smtl.MMgci 3tlNi6 99Altl l2的PCT曲線；b為經(jīng)850°C熱處理的鎳氫電池負(fù)極材Lahci3Sma67Mga3tlN^99Alai2的PCT曲線；c為經(jīng)900°C熱處理的鎳氫電池負(fù)極材Lau3Sma67Mga3ciNif^99Alai2的PCT曲線；d為經(jīng)950°C熱處理的鎳氫電池負(fù)極材La1.Cl3SmaMMgci 3tlNi6 99Altl l2的PCT曲線；從圖4可以看出，經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚淼逆嚉潆姵刎?fù)極材料Lau3Sma67Mga3tlNia99Alai2的儲(chǔ)氫容量仍然接近1. 55%，耐熱性好。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種A2B7鎳氫電池負(fù)極材料，其特征在于包括含有如下結(jié)構(gòu)通式的成分LaxSmyMg2_x_yNizAl7_z，其中 O. 30 ≤ x ≤1. 10,0. 70 ≤ y ≤1. 50,5. 78 ≤ z ≤ 7. 47。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料，其特征在于所述的A為鑭元素、釤元素和鎂元素，所述的B為鎳元素和鋁元素。
3.權(quán)利要求1所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將金屬鑭、釤、鎳、鎂和鋁按摩爾比3.60 11. 33 7. 33 15. 49 70. 86 76. 70 1.51 3. 87 :1. 36 5. 58置于感應(yīng)熔煉爐坩堝中，抽真空后充入氬氣，于1050 1350°C熔煉O. 5 3h，得到金屬熔煉液；將金屬熔煉液注入水冷錠模，冷卻，得到合金鑄錠； (2)將步驟(I)的合金鑄錠置于保護(hù)氣氛爐中，抽真空后充入氬氣，于850 950°C退火2 8h，得到A2B7鎳氫電池負(fù)極材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的抽真空的真空度為10—1 10_2Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的充入氬氣的氣壓為O. 01 O. 07Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的抽真空的真空度為10—1 10_2Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的充入氬氣的氣壓為O. 05 O. 08Mpa。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種A2B7鎳氫電池負(fù)極材料及其制備方法。該A2B7鎳氫電池負(fù)極材料的成分為L(zhǎng)axSmyMg2-x-yNizAl7-z，其中0.30≤x≤1.10，0.70≤y≤1.50，5.78≤z≤7.47。本發(fā)明將金屬鑭、釤、鎳、鎂和鋁按摩爾比3.60～11.33∶7.33～15.49∶70.86～76.70∶1.51～3.87∶1.36～5.58于1050～1350℃進(jìn)行感應(yīng)熔煉，再經(jīng)800℃～950℃退火2～8h處理得到無(wú)Co、Pr、Nd的電極合金材料LaxSmyMg2-x-yNizAl7-z。該材料LaxSmyMg2-x-yNizAl7-z的晶粒細(xì)小，A2B7相含量在90%以上，且成分分布均勻，容量高，循環(huán)壽命好。
文檔編號(hào)H01M4/26GK103066251SQ201210444590
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者歐陽(yáng)柳章, 李玲玲, 朱敏, 閔德, 王輝, 劉江文, 陳彥偉, 肖方明, 孫泰, 唐仁衡 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 四會(huì)市達(dá)博文實(shí)業(yè)有限公司, 廣州有色金屬研究院