[发明专利]利用失效镍氢电池制备储氢合金材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍氢电池材料的制备方法，特别涉及负极活性材料储氢合金粉的制备方法。 

背景技术

目前制备储氢合金粉有很多工艺和方法，但基本都是采用的按化学配比来选用所需稀土和镍、钴等金属在高温下熔炼而制得，稀土来源为从矿石中提炼而制得的原料稀土。而在制备当中需要按照合金粉比例选取相应的稀土元素原料稀土和镍、钴等原料金属，以满足储氢合金粉的要求。这种常规的制备方法需要使用大量的不可再生的稀土及镍、钴金属矿资源。而另外，由于混合动力车的推广使用，也将产生大量已使用且待报废的动力镍氢电池，这些大量的电池中包含了大量的可回收的金属资源。 

发明内容

本发明旨在提供一种可有效节约矿资源的储氢合金材料的制备方法。本发明通过以下方案实现： 

一种利用失效镍氢电池制备储氢合金材料的制备方法，包括以下步骤： 

Ⅰ、以失效镍氢电池为原料，将电池剩余电量放完后，拆解电池并分选出电芯和电池其它部件，其它部件主要是指电池的外売； 

Ⅱ、将第Ⅰ步得到的电芯投入真空熔炼炉中，在真空或充保护气体的条件 下进行1450℃以上的高温熔炼，至电芯完全融化后再保温一段时间，再经冷却——分离得金属铸锭与炉渣；保护气体可采用氮气、氩气、其它惰性气体等。 

Ⅲ、取第Ⅱ步得到的金属铸锭置于耐高温容器内，再按储氢合金化学构成向其中补入相应缺失的金属，例如缺失的镍、某种稀土金属等，于保护气氛下（一般选用氩气），与现行的储氢合金制备中的熔炼工艺基本类似，在真空环境中进行高温熔炼，至耐高温容器内的所有金属完全熔化为金属溶液并完全发亮后，再保温精炼一定时间，急速冷却后得到储氢合金。 

当失效镍氢电池选用的是其正、负极基板材料均采用多孔镍的镍氢电池时，本方法更适合。 

与现有技术相比，本发明的优点在于： 

1.本发明直接是利用失效镍氢电池来制备并提供镍氢电池负极活性材料——储氢合金的原料。一方面基本不需要或很少量的稀土矿、其它金属矿来提供生产用原料，大大节约了自然资源；其二，大量的失效镍氢电池得到了有效的回收处理，回收并有效利用了其中包含的大量资源，环境友好；其三，采用本发明由于其中制备得到的储氢合金原料特别是其中的稀土构成和晶形结构更符合镍氢电池用储氢合金粉材料对原料的要求，因此得到的储氢合金性更能符合电池的指标要求。 

2.与一般的镍氢电池回收工艺相比，本发明没有酸溶解——浸出，或萃取等步骤，即两步的高温工艺即可，因此工艺流程简单，基本无废水产生，几乎无需采用化学试剂，对环境非常友好。并且失效电池的电芯几乎全部得以转化回收利用，回收效率较高。 

具体实施方式

实施例1 

采用正极、负极基板材料均为多孔镍的失效镍氢电池原料，按以下步骤进行： 

Ⅰ、将失效镍氢电池原料投入含电解质的水池中浸泡3个小时，待电池中剩余电量全部放完后捞起干燥，再将其拆解，并分选出电芯和外钢壳； 

Ⅱ、将第Ⅰ步得到的电芯投入真空熔炼炉中，在真空条件下进行高温熔炼，温度为1500℃，至电芯完全融化后再保温，保温时间为7分钟，再经冷却——分离得金属铸锭与炉渣； 

Ⅲ、取第Ⅱ步得到的金属铸锭置于耐高温容器内，再按储氢合金化学构成（理论质量分数构成比为铈：10%、镧：19%、镨：1%、钕：2.5%、镍：56%、钴：4%、锰：5%、铝：2.5%），向其中补入相应量的金属钴、锰、铝、稀土金属等，与现行的储氢合金制备中的熔炼工艺基本类似，于氩气气氛环境中进行高温熔炼，至耐高温容器内的所有金属完全熔化为金属溶液并完全发亮后，再保温精炼一定时间，急速冷却后得到储氢合金。 

采用上述方法制得的储氢合金经检测分析，各成份质量比为，铈：9.8%、镧：19.1%、镨：1.2%、钕：2.4%、镍：55.9%、钴：4.4%、锰：4.7%、铝：2.5%。 

实施例2 

采用正极基板材料为多孔镍，负极基板材料为钢带的失效镍氢电池为原料，按以下步骤进行： 

Ⅰ、将失效普通镍氢电池原料投入含电解质的水池中浸泡4个小时，待电 池中剩余电量全部放完后捞起干燥，再将其拆解，并分选出电芯和外钢壳； 

Ⅱ、将第Ⅰ步得到的电芯投入真空熔炼炉中，在真空条件下进行高温熔炼，温度为1550℃，至电芯完全融化后再保温，保温时间为6分钟，再经冷却——分离得金属铸锭与炉渣； 

Ⅲ、取第Ⅱ步得到的金属铸锭置于耐高温容器内，再按储氢合金化学构成（理论质量分数构成比为铈：9%、镧：20%、镨：1.2%、钕：2.3%、镍：51.5%、钴：1.5%、铁：7.5%、锰：5.5%、铝：1.5%），向其中补入相应量的金属镍、钴、锰、铝、稀土金属等，于氩气气氛下，与现行的储氢合金制备中的熔炼工艺基本类似，在真空环境中进行高温熔炼，至耐高温容器内的所有金属完全熔化为金属溶液并完全发亮后，再保温精炼一定时间，急速冷却后得到储氢合金采用上述方法制备得到的储氢合金材料，经检测分析，各成份质量比为铈：8.8%、镧：20.1%、镨：1.2%、钕：2.4%、镍：50.9%、钴：1.4%、铁7.6%：锰。