[发明专利]电容型镍氢动力电池用氧化锌基贮氢合金

说明书

电容型镍氢动力电池用氧化锌基贮氢合金，属于节能与新能源汽车材料技术领域。其特征在于：包括贮氢合金，所述的贮氢合金中熔铸有氧化锌颗粒，氧化锌颗粒在贮氢合金中所占的质量百分比为0.5%~10%，所述的氧化锌颗粒粒度D₅₀≤2μm。制备方法包括步骤：根据贮氢合金的型号配比将各金属混合后进行真空感应熔炼成溶质均匀的混合金属液体；混合金属液体在常压下流入旋转的铜辊表面，与此同时，氧化锌颗粒通过惰性气体注射到金属液体与铜辊表面的接触处，甩带冷却得到合金；气碎即得。本制备方法既能够克服氧化锌枝晶缺陷，又不会影响贮氢合金真空熔炼工艺。合金具有高容量、抗过充、低电位和低成本的优点。

技术领域

电容型镍氢动力电池用氧化锌基贮氢合金，属于节能与新能源汽车材料技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，随着能源危机和环境污染日益加剧，节能减排的呼吁日趋高涨，新能源车产业被国家定位为战略性新兴产业。我国已成为世界新能源车技术发展最活跃、车载电池工业增长最快、车载电池应用市场最大的地区之一。装配电容型镍氢动力电池的储能基站、纯电动公交车因具有集中度高，推广应用具有环境、经济、社会效益明显的优势，受到广泛关注。

电容型镍氢动力电池分高容量和高功率两种型号，具有调节平衡镧铈应用、打造稀土高端应用产业链、可快速充放电、耐过充过放能力优良、安全性好等优势。电容型镍氢动力电池负极均采用贮氢合金等电池材料，需要使用贮氢合金，其电容型镍氢动力电池要求贮氢合金具有高容量、抗过充、低电位和低成本的特点。

当前商业化的贮氢合金为AB₅、AB₂和AB_3.5型，其放电比容量理论上分别为372 mAh/g、420 mAh/g、450 mAh/g，而实际上一般只有280~345 mAh/g，且贮氢百分比进一步提高的空间很小，另一方面，随贮氢容量的增加，贮氢合金体积膨胀率增大，寿命相应缩减，很难适应高容量金属氢化物镍电池进一步发展的要求。而氧化锌作为碱性二次电池负极材料具有低成本和很高的理论容量（661 mAh/g），相对于贮氢合金具有更负的电位，与正极氢氧化镍共同构筑开路电位达1.65 V，可以提高碱性二次电池能量密度至80~90 Wh/Kg。

然而，氧化锌亲氧能力低于稀土金属，在真空感应熔炼过程中，氧化锌中的氧原子会被稀土金属所夺，造成氧化锌被还原为金属锌，而稀土金属部分被氧化为稀土氧化物，造成稀土金属失去贮氢能力，且贮氢合金成分偏离目标值，成分不稳定、分布不均匀，进而影响贮氢合金性能；与此同时，氧化锌的熔点较高，但还原金属锌的熔点却很低，在熔炼过程中极易挥发，且挥发量难以控制。此外，氧化锌与强碱反应的生成物溶解度很高，在电池使用过程中容易产生枝晶等，影响电池寿命。因此，贮氢合金与氧化锌的优点需要内在集成，以提高贮氢合金容量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够克服氧化锌枝晶缺陷，又不能影响贮氢合金真空熔炼的电容型镍氢动力电池用氧化锌基贮氢合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该电容型镍氢动力电池用氧化锌基贮氢合金，其特征在于：包括贮氢合金，所述的贮氢合金中熔铸有氧化锌颗粒，氧化锌颗粒在贮氢合金中所占的质量百分比为0.5%~10%，所述的氧化锌颗粒粒度D₅₀≤2μm。

针对现有技术的不足，本发明提供一种电容型镍氢动力电池用氧化锌基贮氢合金，贮氢合金颗粒内部含氧化锌作为高容量活性材料，无需热处理，满足电容型镍氢动力电池用负极电池材料的质量要求；遵循一次制备原理，常压流入与高压注射相结合，实现贮氢合金与氧化锌三维均匀。具有高容量、抗过充、低电位和低成本的优点。颗粒较细的氧化锌的加入量为贮氢合金重量的0.5%~10%。加入量不可太少，少了不便于提高合金容量，多了则贮氢合金骨架受到影响，不能消除锌枝晶。