[发明专利]镁基储氢合金电极及其制备方法

说明书

本发明属于基于镁合金的活性物质材料制成的储氢合金电极。

据文献(松本功，新型储氢合金蓄电池，国外稀土情报，1990，3)介绍，目前开发出的储氢合金活性物质材料有稀土系(LaNi₅等)，钛系(TiNi等)，锆等(ZrMn₂等)，钙系(CaNi₅等)和镁系(Mg₂Ni等)，其中研究最多并逐渐被应用于碱蓄电池(主要是集中在便携式设备电源用的圆筒密封电池)中的是稀土系和钛系合金，其次是锆系和钙系合金，至于镁系合金的研究报道几乎绝无仅有。

然而，现今大型电器设备，尤其是电动车辆对碱蓄电池的性能提出了更高的要求，其中主要技术指标之一是高的重量比能量。由于稀土系合金和钛系合金元素本身重量大，从根本上限制了用它们为材料制成的电极组装成的碱蓄电池的重量比能量值的提高，再加稀土系合金、钛系合金和锆系合金的价格昂贵，因此限制了它们在大型电器设备用的碱蓄电池中应用的发展，而在这一方面应用最理想的储氢合金非镁系合金莫属了。但是由于氢在镁基中相对稳定，只能在高压和高温下才可能吸收和放出氢，目前开发的镁基合金要在3～10个大气压的高压下才能吸氢，300℃的高温下才能放氢(Seiler，S.；Sehlapbach，L.；von Waldkieh，Th.；J.Less-Common Met.1980，73，193；Nomura，K.；Akiba，E.；Int.J.Hydrogen Energy，1981，6，295)。这样的镁基合金在常态下是无法应用的。

本发明的任务是提出一种重量比能量值高的，具有良好催化活性的并且在常温常压下可充分地吸放氢的镁基储氢合金电极。

本发明的任务是这样实现的：用在化学组成为Mg_2－xNi_1－yA_yB_x(其中A＝Sn、Sb、Bi，B＝Li、Na、K、Al，0.1≤x≤1.5，0.1≤y≤0.5)的镁基合金粉未表面包覆一层厚度为微米级的Ni、Cr、P金属化合物，和经过活化处理使在镁基合金基体与Ni、Cr、P金属化合物之间形成另一种与前两者有不同组成结构的合金相的活性物质材料制成镁基储氢合金电极。

本发明化学组成为Mg_2－xNi_1-yA_yB_x的镁基合金粉未是以真空冶炼方法炼出，用振磨机磨成50μm～38μm而制得的。

本发明的镁基合金粉未上包覆的一层微米级厚度的Ni、 Cr、P金属化合物是以化学镀的方式沉积在镁基合金粉未表面上的。

本发明提出的活化处理方法是先用烃类有机物浸泡镁基合金粉未，再进行化学镀沉积上Ni、Cr、P金属化合物，最后放入真空炉中在60～100℃下处理10～20小时。

将经过包覆和活化处理的镁基合金粉未按一般的制作电极的工艺流程制成镁基储氢合金电极。

以本发明制得的经过表面活化和包覆处理的镁基储氢合金电极由于改变了镁基合金的吸氢结构，使氢在镁基合金中的稳定性下降，因此在常温常压下就能很好地吸入氢，并具有良好的催化活性。用这种镁基合金电极组装的碱蓄电池有较高的重量比能量值和充放电容量，而且价格便宜，可以广泛应用于大型电器设备，特别是用在电动车辆上。

实施例    

在真空感应炉中冶炼出化学组成为Mg_1.8Ni_0.8Sn_0.2A_10.2的镁基合金。将该合金用粉碎机粉碎后用振磨机磨成50μm～38μm的粉未，然后放入烷基有机物中浸泡10分钟。取出浸泡过的镁基合金粉未，用化学镀方法在其表面沉积一层微米级厚度的Ni、Cr、P金属化合物。将包覆有Ni、Cr、P金属化合物的镁基合金粉未放进真空炉中，在80℃下保温处理12小时。取经包覆和活化处理过的镁基合金粉未1克，按一般工艺制成镁基储氢合金电极。以此镁基储氢合金电极为负极，氧化镍为正极，用Hg/HgO为参比电极测出其电化学容量和重量比能量值。表1中列出了本镁基合金电极与稀土系合金电极和钛系合金电极的电化学容量和重量比能量值的对比数据。

表1.三种储氢合金电极电化学容量和重量比能量值的对比数据

    储氢合金    放电倍率    0.1c 0.2c LaNi_3.8Co_0.5Mn_0.4Al_0.3电化学容量(mAh/g)    290 284重量比能量(Wh/Kg)    55.2 54.8    TiNi电化学容量(mAh/g)    280 272重量比能量(Wh/Kg)    52 50 Mg_1.8Ni_0.8Sn_0.2Al_0.2电化学容量(mAh/g)    240 236重量比能量(Wh/Kg)    66.3 66.0