一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉及其制备方法技术

本发明专利技术属于镍氢电池技术领域，尤其涉及一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，包括第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉，所述第一贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为19～24％的La、9～12％的Ce和0.5～2％的Nd，所述第二贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为57～63％的Ni，5～7.5％的Co，0.8～2.2％的Al和0.5～2％的Mn。通过本发明专利技术的制备方法制得的贮氢合金粉，再由贮氢合金粉制得的镍氢电池，能够在‑40℃的超低温环境中充电并放电，0.1C放电效率≥95％，0.2C放电效率≥70％，提高了放电效率，满足了在超低温环境下镍氢电池的使用要求。

A kind of hydrogen storage alloy powder for Ni MH battery in ultra low temperature environment and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉及其制备方法
本专利技术属于镍氢电池
，尤其涉及一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉及其制备方法。
技术介绍
随着新能源汽车领域的快速发展，一系列先进的电池技术己经或者将来有望应用于该领域，包括锂离子电池、镍氢化物电池、超级电容器等。其中，锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、自放电小等优点，成为纯电动汽车领域使用最广泛的能量存储装置。然而，较差的安全性能和低温性能以及高昂的电池成本等缺点，阻碍了其在电动汽车领域的大规模推广应用。镍氢电池作为一种成熟的二次电池技术，具有优良的安全性、耐过充/过放性能以及良好的高低温性能、易回收且具有较高的可回收价值等，己大规模应用于混合动力汽车领域，同时也是最早应用于纯电动汽车领域的能量存储装置。然而，镍氢电池在低温性能的表现一直不够优越。常规的镍氢电池使用温度一般在-20℃～+40℃之间，低于-20℃以后，镍氢电池的放电效率逐渐降低，当温度只有-40℃时，镍氢电池的放电效率低于50％，不能满足现有电动汽车对镍氢电池低温性能的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，使其制备的镍氢电池能够提高在-20～-40℃的超低温环境中的充放电性能，提高放电效率。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，包括第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉，所述第一贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为19～24％的La、9～12％的Ce和0.5～2％的Nd，所述第二贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为57～63％的Ni，5～7.5％的Co，0.8～2.2％的Al和0.5～2％的Mn。其中，Nd的适当加入可降低平衡氢压，能够使得镍氢电池在低温下放电，但是过多的Nd会对循环性能稳定性不利，而Ce的原子半径小于La，减少了合金晶胞体积，即减少了充放电过程中进出合金晶格的氢原子数量，减弱了氢原子对合金晶格结构的破坏作用，提高合金循环稳定性。Co的原子半径大于Ni，增加合金晶胞体积，晶胞内可容纳氢原子增多，即参与充放电氢原子也相应增多，合金放电容量增加。Al能够降低平衡氢压，提高合金在碱液中的耐腐蚀性，减少合金的吸氢膨胀和粉化速率，改善合金的循环寿命。Mn能够调整合金吸放氢平台压力，提高合金的动力学性能，改善合金放电容量和高倍率放电性能，但会使循环寿命的降低。所以，通过第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉的协同作用，满足了镍氢电池在低温-40℃条件下的放电性能。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的一种改进，所述第一贮氢合金粉还包括占所述贮氢合金粉总质量百分比为0～0.5％的Pr。Pr元素能够提高镍氢电池的放电容量，改善电池的循环稳定性，但是过多的Pr元素也会给体系带来不利影响。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的一种改进，所述第一贮氢合金粉还包括占所述贮氢合金粉总质量百分比为0～0.5％的金属A，所述金属A为Zr、Y和Mg中的至少一种。Y的电负性高，加入适量的Y可提高合金的耐腐蚀能力。Mg作为一种低原子量的吸氢元素，其金属及合金具有很高的储氢和放电容量。Mg元素的电负性更接近于La，而原子半径更接近Ni，因此，Mg的含量要在适当的范围内，Mg的含量过多，会替代一部分Ni，使得合金中出现大量的表面悬空键，增加体系的能量，从而导致热力学不稳定。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的一种改进，所述第二贮氢合金粉还包括占所述贮氢合金粉总质量百分比为0.01～0.5％的金属B，所述金属B为Cu和/或Si。Cu使得合金粉制备的电极氢扩散激活能降低，氢扩散激活能越小说明氢原子在合金内部全部扩散所需的驱动力越小，合金内的氢扩散激活能与氢原子迁移至相邻氢原子站位所需的能垒和氢内部向表面的扩散有关。氢内部向表面扩散与氢原子表面浓度有关，合金表面电催化活性越好，表面反应速率加快，合金表面扩散层厚度减小，氢原子浓度降低，加速合金内的氢原子向表面迁移，降低合金氢扩散激活能，合金的低温性能越好。Si元素能够改善合金的活化性能，提高电池的循环寿命，降低电池的高倍放电性能。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的一种改进，所述第一贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为22％的La、10％的Ce、2％的Nd、0.5％的Pr以及0.5％的金属A，所述金属A包括Zr、Y和Mg，所述第二贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为57％的Ni、5％的Co、1％的Al、1.5％的Mn和0.5％的金属B，所述金属B包括Cu和Si。本专利技术的目的之二在于：提供一种说明书前文所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的制备方法，使其制备的镍氢电池能够提高在-20～-40℃的超低温环境中的充放电性能，提高放电效率，所述制备方法包括以下步骤：步骤一，将第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉中的各组分按照质量百分比配料，熔融，制得贮氢合金片；步骤二，对所述贮氢合金片进行热处理；步骤三，将所述贮氢合金片机械粉碎成贮氢合金粉，得到超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的制备方法的一种改进，在步骤一中，所述贮氢合金片的厚度为70um～160um。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的制备方法的一种改进，在步骤一中，所述贮氢合金片的厚度为80um～150um。通过制备成合适厚度的贮氢合金片，将第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉按照设计要求制备成所需的内部构造。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的制备方法的一种改进，在步骤二中，所述热处理温度为800～1100℃，所述热处理时间为2～6小时。作为本专利技术所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的的制备方法的一种改进，在步骤二中，所述热处理温度为860～1010℃，所述热处理时间为3～5小时。合适的热处理温度使得合金的晶胞体积增大，晶粒逐渐长大，合金逐步细化，合金组织的均匀性提高。合适的热处理温度能够提高合金的低温放电效率以及低温容量。本专利技术的有益效果包括但不限于：通过本专利技术的制备方法制得的贮氢合金粉，再由贮氢合金粉制得的镍氢电池，能够在-40℃的超低温环境中充电并放电，0.1C放电效率≥95％，0.2C放电效率≥70％，提高了放电效率，满足了在超低温环境下镍氢电池的使用要求。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施提供一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉的的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉中的各组分按照质量百本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，其特征在于，包括第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉，所述第一贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为19～24％的La、9～12％的Ce和0.5～2％的Nd，所述第二贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为57～63％的Ni，5～7.5％的Co，0.8～2.2％的Al和0.5～2％的Mn。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，其特征在于，包括第一贮氢合金粉和第二贮氢合金粉，所述第一贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为19～24％的La、9～12％的Ce和0.5～2％的Nd，所述第二贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为57～63％的Ni，5～7.5％的Co，0.8～2.2％的Al和0.5～2％的Mn。


2.根据权利要求1所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，其特征在于，所述第一贮氢合金粉还包括占所述贮氢合金粉总质量百分比为0～0.5％的Pr。


3.根据权利要求2所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，其特征在于，所述第一贮氢合金粉还包括占所述贮氢合金粉总质量百分比为0～0.5％的金属A，所述金属A为Zr、Y和Mg中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，其特征在于，所述第二贮氢合金粉还包括占所述贮氢合金粉总质量百分比为0.01～0.5％的金属B，所述金属B为Cu和/或Si。


5.根据权利要求4所述的超低温环境用镍氢电池的贮氢合金粉，其特征在于，所述第一贮氢合金粉包括占所述贮氢合金粉总质量百分比分别为22％的La、10％的Ce、2％的Nd、0.5％的Pr以及0.5％的金属A，所述金属A包括Zr、Y和Mg，所述第二贮...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐颖斐，
申请(专利权)人：深圳拓量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44