低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温镍氢电池用La‑Mg‑Ni系储氢合金及其制备方法。该合金的化学组成为La0.75‑xCexMg0.25Ni3Co0.5，其中，所述化学组成中的下脚标为各对应组分的原子比，x的取值范围为0.09‑0.11。该合金制备方法包括如下步骤：原料准备步骤、熔炼浇铸步骤、合金薄带准备步骤和研磨筛分步骤。该方法制备的合金具有较高的低温电化学性能，248K条件下，淬速10m·s

La-Mg-Ni hydrogen storage alloys for low temperature Ni MH batteries and their preparation methods

The invention discloses a hydrogen storage alloy La Mg Mg Ni for low-temperature Ni MH batteries and a preparation method thereof. The chemical composition of the alloy is La0.75 xCexMg0.25Ni3Co0.5, in which the lower foot of the chemical composition is labeled as the atomic ratio of the corresponding components, and the range of the value of X is 0.09, 0.11. The preparation method of the alloy comprises the following steps: raw material preparation steps, smelting and casting steps, preparation steps of alloy ribbons and grinding screening steps. The alloy prepared by this method has high electrochemical performance at low temperature, and quenching rate is 10m. S under 248K condition.

【技术实现步骤摘要】
低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金及其制备方法
本专利技术属于储氢材料制备领域，特别涉及一种低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金及其制备方法，该储氢合金特别适合作为低温条件下使用的镍氢电池的负极材料。
技术介绍
近年来，燃油汽车的普及和发展使得大气污染等环境问题日益加重，因此新能源动力汽车的大力开发已经迫在眉睫，其中以Ni-MH电池为动力源的混合动力车(HEV)和纯电动车(EV)由于具备性能优越、安全性高、结构稳定、环境友好等诸多优良的特性而得到了世界各国的广泛关注。因此，伴随着Ni/MH电池产业的蓬勃发展，作为电池负极材料的储氢合金也展现出越来越广阔的发展前景。目前已经商业化的应用于Ni/MH电池负极材料的储氢合金为AB5型合金，但是该合金的最大容量已经达到了极限值330mAh/g，逐渐无法满足日益提高的市场性能水平和要求，而La-Mg-Ni系A2B7型合金的理论容量达380-410mAh/g，已经成为Ni/MH电池负极材料强有力的竞争者，但是制约该合金产业化的最大问题是其循环寿命不够理想。目前提高A2B7型合金综合性能水平较为普遍的方法是熔体快淬法，已有相关文献报道(如文献1：Y.H.Zhang,D.L.Zhao,S.H.Guo,Y.Qi,Q.C.Wang,X.L.Wang,InfluencesofsubstitutionofZrforLaonstructuresandelectrochemicalperformancesofA2B7-Typeelectrodealloysbymelt-spinning,RareMet.Mater.Eng.39(7)(2010)1141-1146.文献2：Y.H.Zhang,T.Yang,H.W.Shang,L.C.Chen,H.P.Ren,D.L.Zhao,ElectrochemicalhydrogenstoragekineticsofLa0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x＝0-0.2)alloyspreparedbymeltspinning,EnergyProcedia16(2012)1275-1282.文献3：J.L.Gao,H.W.Shang,C.Xu,H.Yong,S.Xu,H.T.Wang,Y.H.Zhang,Electrochemicalhydrogenstoragekineticsofas-castandmeltspunLa0.55M0.2Mg0.25Ni3.2C00.2Al0.1(M＝Zr,Pr)alloys,Met.Funct.Mater.21(2)(2014)2-7.文献4：Y.H.Zhang,Y.Cai,T.Yang,Z.H.Hou,G.F.Zhang,D.L.Zhao,InfluenceofmeltspinningontheelectrochemicalhydrogenstoragekineticsofRe-Mg-Ni-basedA2B7-typealloys,RareMet.Mater.Eng.42(11)(2013)2201-2206.)，Ni/MH电池的最低使用温度可达248K附近，而目前对于La-Mg-Ni系A2B7型合金性能的研究大多还是其室温下的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金及其制备方法，该储氢合金特别适合作为低温条件下使用的镍氢电池的负极材料，所制备的合金在298K、268K、258K、248K四个温度条件下，淬速10m·s-1时其充放电循环100次时的放电容量(C100)达最大值分别为268.3mAh·g-1、265.1mAh·g-1、253.4mAh·g-1、245.9mAh·g-1，其高倍率性能(HRD)也较佳。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金，该合金的化学组成为La0.75-xCexMg0.25Ni3Co0.5，其中，所述化学组成中的下脚标为各对应组分的原子比，x的取值范围为0.09-0.11。在本专利技术的合金中，Ce的引入对合金的低温性能有较大影响，为了保证合金的低温性能，Ce的原子比x的取值范围选为0.09-0.11，比如x的取值为0.091、0.093、0.095、0.098、0.1、0.102、0.105、0.107、0.109。在上述低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金，作为一种优选实施方式，所述合金中至少包括(La,Mg)2Ni7相，更优选地，所述合金中还包括(La,Mg)Ni3相和LaNi5相；进一步优选地，在所述合金中，(La,Mg)Ni3相的丰度为0.85％-1.23％，(La,Mg)2Ni7相的丰度为50.06％-69.84％，LaNi5相的丰度为28.93％-49.09％；进一步优选地，在所述合金中，(La,Mg)Ni3相的丰度为1.23％，(La,Mg)2Ni7相的丰度为69.84％，LaNi5相的丰度为28.93％。在本专利技术的合金中，(La,Mg)2Ni7相丰度越大合金放电容量越高，(La,Mg)Ni3相丰度越小合金循环寿命越高。在上述低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金，作为一种优选实施方式，所述低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金为粉末状，粒度优选为300目至400目(即38μm-48μm)。上述低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金的制备方法，包括如下步骤：原料准备步骤，按照上述合金成分配比称取La、Ce、Mg、Ni、Co原料；熔炼浇铸步骤，将上述原料熔炼并浇铸成铸态合金锭；合金薄带制备步骤，采用单辊快淬法将所述铸态合金锭制备成薄合金带材；研磨筛分步骤，将所述薄合金片依次进行破碎、研磨、筛分，得到粉末状La-Mg-Ni系储氢合金。在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述熔炼浇铸步骤中，所述熔炼是采用高频感应熔炼法进行的，所述熔炼的过程中对熔化后的合金液进行充分搅拌；更优选地，在所述熔炼过程中，采用的坩埚为氧化铝坩埚，采用的气氛为氦气或氩气气氛，进一步优选地，所述原料在所述坩埚中放置位置为：Ni、Co在底部，Mg在中间位置，La和Ce在最上面；进一步地，所述高频感应熔炼法是指将所述坩埚置于高频感应熔炼炉并抽真空至0.1Pa，随后充入氦气至0.3MPa，之后再进行高频感应熔炼(:高频通常是指电流频率在100～500kHz范围内)。高频熔炼法尤其适合本专利技术合金的熔化，且高频感应熔炼法适合批量大生产并且成本低，本专利技术的高频感应熔炼法可以尽可能地减少合金成分的偏析；另外，由于坩埚中间位置温度最高，元素的熔点分别为Co-1495℃、Ni-1453℃、La-921℃、Ce-799℃、Mg-648℃，因此，按照本专利技术的装料顺序，Mg、La、含有Ce的混合稀土先熔化后对底部的高熔点Ni和Co起到浸泡熔化的作用，进一步增加合金成分的均匀性。在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述熔炼浇铸步骤中，所述浇铸是指将熔炼后的熔融合金液浇铸到水冷铜模上，从而得到铸态合金锭。在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述单辊快淬法制备所述薄合金带材时，熔化后的合金液喷射到线速度为5-30m/s(比如6m/s、8m/s、10m/s、15m/s、18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温镍氢电池用La‑Mg‑Ni系储氢合金，其特征在于，该合金的化学组成为La0.75‑xCexMg0.25Ni3Co0.5，其中，所述化学组成中的下脚标为各对应组分的原子比，x的取值范围为0.09‑0.11。

【技术特征摘要】
1.一种低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金，其特征在于，该合金的化学组成为La0.75-xCexMg0.25Ni3Co0.5，其中，所述化学组成中的下脚标为各对应组分的原子比，x的取值范围为0.09-0.11。2.根据权利要求1所述的低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金，其特征在于，所述合金中至少包括(La,Mg)2Ni7相，优选地，所述合金中还包括(La,Mg)Ni3相和LaNi5相。3.根据权利要求2所述的低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金，其特征在于，在所述合金中，(La,Mg)Ni3相的丰度为0.85％-1.23％，(La,Mg)2Ni7相的丰度为50.06％-69.84％，LaNi5相的丰度为28.93％-49.09％；优选地，在所述合金中，(La,Mg)Ni3相的丰度为1.23％，(La,Mg)2Ni7相的丰度为69.84％，LaNi5相的丰度为28.93％。4.根据权利要求1所述的低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金，其特征在于，所述低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金为粉末状，粒度优选为300目至400目。5.权利要求1-3任一项所述的低温镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：原料准备步骤，按照权利要求1-3任一项所述的合金成分配比称取La、Ce、Mg、Ni、Co原料；熔炼浇铸步骤，将上述原料熔炼并浇铸成铸态合金锭；合金薄带制备步骤，采用单辊快淬法将所述铸态合金锭制备成薄合金带材；研磨筛分步...

【专利技术属性】
技术研发人员：武英，吕玮，原建光，张宝，况春江，周少雄，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11