[发明专利]一种低温动力型镍氢电池用储氢合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温动力型镍氢电池用储氢合金。

背景技术

近年来，由于便携式电子器件的发展和交通动力能源的革命，高能电池的研究开发已经成为各国发展的重点，其中，作为民用或混合动力汽车用的镍氢电池备受关注并已实现商业化；此外，镍氢电池也被广泛应用于许多便携式军事电子设备的可选电源。然而，该应用领域对镍氢电池的动力性能和使用温度范围提出了更高的要求。在寒冷地区及军事应用中，要求电池在-40℃放电，而目前普通镍氢电池在温度低于-20℃时，放电性能下降较为明显，在-40℃基本无法放电。电池的低温放电性能与电池的正负极、电解液、隔膜都有一定的关系，其中在低温下，储氢合金负极材料的容量下降较快，对镍氢电池低温放电性能的影响较大；此外，在低温领域中同样会要求电池同样具有优良的动力性能，因此开发低温下性能良好的动力型储氢合金负极材料更显关键。

中国专利200510123747.7公布了一种低温性能优良的无钕储氢合金，其化学通式为La_xCe_yPr_zNi_mCo_nMn_uAl_v，其中x=0.16～0.5，y=0.12～0.81，z=0.03～0.59，m=3.7～3.8，n=0.55～0.6，u=0.25～0.45，v=0.1～0.25。该合金在低温下的性能良好，-40℃下合金放电容量达260mAh/g，-30℃下合金放电容量达280 mAh/g，但该低温合金不涉及动力性能。

中国专利200810027969.2公布了一种低温镍氢动力电池用贮氢合金，其化学通式为La_1-x-y-zCe_xPr_yNd_zNi_aCo_bMn_cAl_dB_e，其中x=0.45～0.60，y=0.05～0.07，z=0.15～0.21，a=3.50～3.80，b=0.40～0.65，c=0.25～0.45，d=0.10～0.35，e=0.05～0.15。该合金引入B元素，使合金的形成高催化活性的CeCo₄B型第二相，从而提高合金的低温性能和大电流放电性能。但B元素易挥发，在工业应用上存在较大困难，且第二相得形成虽有利于合金的大电流，却有可能使镍氢电池在存储、使用过程中的腐蚀加重，从而导致合金的自放电性能有所下降。 

因此，开发一种自放电性能优越，工业化方便的低温动力型镍氢电池用储氢合金尤显重要。

发明内容

本发明涉及一种低温动力型镍氢电池用储氢合金，使合金具有良好的低温、动力与自放电性能。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种低温动力型镍氢电池用储氢合金，其合金通式为：MlNi_aCo_bMn_cAl_d，式中，a、b、c、d表示摩尔比，其数值范围为：3.9≤a≤4.8，0.3≤b≤0.6，0＜c≤0.1，0.1≤d≤0.4， 5.0≤a+b+c+d≤5.3；Ml是由La和选自Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Y、Zr元素中的至少1 种组成，其中La含量在Ml中占到40～80wt%，相应La在合金中含量占10～26wt%。

本发明的储氢合金为AB₅型合金，具有CaCu₅型结构，同时为B侧处于5.0和5.3之间的过化学计量比。本发明的合金在45℃下的放氢平衡压不低于0.25MPa，H/M=0.4（H/M表示每摩尔合金吸附的氢原子摩尔数），从而使合金的低温和动力性能得到提高。

通式中，Ni的范围为3.9≤a≤4.8，如果Ni含量低于3.9，会降低合金的动力性能，如果Ni的含量大于4.8，会增加合金的成本。

通式中，Co的范围为0.3＜b≤0.6，如果Co含量低于0.3，合金的循环性能会恶化，如果Co的含量大于0.6，会降低合金的动力性能。

通式中，Mn的范围为0＜c≤0.1，如果Mn的含量高于0.1，合金在电池中的Mn析出量增加，合金的自放电加剧。

通式中，Al的范围为0.1≤d≤0.4，如果Al的含量低于0.1，合金的循环性能会恶化，如Al含量高于0.4，合金容量降低，倍率性能变差。