[发明专利]一种用于Ni-MH二次电池的RE-Mg-Ni-Zr-B系电极合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于贮氢合金材料技术领域，特别是提供了一种高容量长寿命Re-Mg-Ni-Zr-B系A₂B₇型贮氢电极合金及其制备方法。 

背景技术

Ni-MH二次电池由于具有优良的大电流充放性能和安全无污染而广泛应用于各种小型便携式电子设备，并已被工信部确定为混合电动汽车（HEV）的辅助动力。以镍氢电池为辅助动力的混合动力车被归类为成熟产品，允许在全国范围内销售使用。随着技术的进步，对电池的性能提出了越来越高的要求，特别是容量和循环寿命。稀土基AB₅型贮氢合金在中国及日本实现了大规模产业化。然而，由于其容量偏低（约330mAh/g），难以满足动力电池对容量的要求。近年来，一种新型La-Mg-Ni系A₂B₇型合金由于具有高的电化学容量（>380mAh/g）而受到关注。Kadir.K等最早报道了一类具有PuNi₃型超晶格结构的新型贮氢合金，如（Y_0.5Ca_0.5）（MgCa）Ni₉合金，其可逆吸放氢量达到1.98wt%。Kohno等发现La_0.7Mg_0.3Ni_2.8Co_0.5合金的最大放电容量可达410mAh/g，比AB₅型合金高20%，被公认是最具希望的新型电极材料。但合金的电化学循环稳定性较差，在保证高容量的前提下，提高合金的电化学循环稳定性成为研究者面临的挑战。国内浙江大学、钢铁研究总院、有色金属研究总院等单位是国内较早开展该系列合金研究的单位，并发现退火后主相为Ce₂Ni₇型超晶格结构的A₂B₇型合金比AB₃ 型合金具有更好的循环寿命。此后，国内外对稀土镁基贮氢合金的研究开始由AB₃型逐渐转向A₂B₇型。例如，北京有色金属研究总院申请的‘镍氢电池用稀土-镁-镍-铝系储氢合金及所制成的镍氢电池’,申请号201010597158.3,申请日2010年12月10日。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种高容量长寿命Ni-MH电池用Re-Mg-Ni-Zr-B系A₂B₇型贮氢合金及其制备方法，通过本发明，使贮氢电极合金的电化学循环稳定性等到很大提高。 

为实现上述目的，本发明提供了下面的技术方案： 

一种Ni-MH二次电池用贮氢电极合金，含有微量非晶形成元素锆、硼及多组元稀土，其化学式组成为：RE_1-xMg_xZr_yNi_zAl_mB_n，式中x，y，z，m,n为原子比，且0.2≤x≤0.3，0.01≤y≤0.05，3.0≤z≤3.5，0.05≤m≤0.15,0.0005≤n≤0.002,稀土元素除含有原子比为0.5-0.65的镧以外，还必须含有铈、钐、钇、钕、钆中的至少一种。 

所述贮氢电极合金化学式组成的优选原子比x:y:z:m:n=0.24:0.02:3.4:0.1:0.0015。 

该合金采用真空快淬方法制备，得到的快淬态合金薄片具有微晶-纳米晶-少量非晶结构，金相组织主要为沿垂直于辊面方向的柱状晶。 

该合金通过如下方法制备：在惰性气体保护下采用感应加热熔炼，将熔融合金倒入中间包，通过中间包底部的喷嘴连续喷落在以一定速率旋转的水冷铜辊的表面，获得快淬态合金，然后在真空热处理炉中进行真空退火。 

一种Ni-MH二次电池用电极合金的制备方法，包括如下步骤： 

A按化学式组成RE_1-xMg_xZr_yNi_zAl_mB_n进行配料，式中0.2≤x≤0.3，0.01≤y≤0.05，3.0≤z≤3.5，0.05≤m≤0.15,0.0005≤n≤0.002,稀土元素除含有原子比为0.5-0.65的镧以外，还必须含有铈、钐、钇、钕、钆中的至少一种；