一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种网状结构RE‑Mg‑Ni‑Ti基负极复合材料，所述负极材料的组成为La

【技术实现步骤摘要】
一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料及其制备方法
本专利技术涉及材料制备
，尤其涉及一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料。
技术介绍
NH/Ni电池具有高倍率放电能力、抗超载过充放电、安全环保特性，其应用广泛，已经扩展从数码相机到混合动力电动汽车(HEV)等移动设备。目前商用NH/Ni电池负极材料主要是由AB5型贮氢合金组成，经多年发展，其放电容量逐年增加，目前已接近极限理论容量，难以满足电子信息、新能源及环保等领域飞速发展对大容量、高比能的新型环保电池的需求。近年来，RE-Mg-Ni-Ti基贮氢合金作为新一代高容量镍氢电池负极材料，由于其满足高功率应用的需要，从而引起极大兴趣。然而，该类贮氢合金在碱性电解质中容易腐蚀，循环寿命较低的缺点，一直阻碍着其广泛应用。因此有效提高RE-Mg-Ni系电极材料的循环稳定性是一个急待解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够稳定地制备出具有优良的电化学放电容量和电化学循环稳定性能的网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料方法。采用本专利技术提供的原料组成以及制备方法，可以在贮氢合金中产生分布于晶界的耐腐蚀的Ti-Fe-Mn化合物增强体，包络于合金主相基体，使负极材料呈现网状结构，该结构增强了合金抗粉化和氧化的能力，进而显著提高负极材料的循环稳定性能，从而满足高容量电池的需求。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料，所述负极材料的组成为La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb+Qwt％TiFe1-cMnc，其中a、b、c、u、v、w均为原子比，且0≤u≤0.3，0.1≤v≤0.15，0.05≤w≤0.1，3.3≤a≤3.5，0.6≤b≤1.0，0.1≤c≤0.5，Q为TiFe1-cMnc的质量百分含量，且Q＝5％-10％。2、权利要求1所述的网状结构La-Mg-Ni-Ti基负极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按照La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc化学计量比组成进行配料，常规方法感应熔炼得到La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc金属间化合物，然后粉碎至200目以下，得La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb合金粉末；步骤2：将步骤1所制备的La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb合金粉末与重量百分含量为5％-10％的TiFe1-cMnc粉末放入球磨机中均匀混合，而后在压力下模压成一定形状大小的坯体；步骤3：将步骤2所制备的坯体在氩气气氛下进行烧结和退火处理；烧结温度1000-1100℃，保温10-15h，优选13h，热处理温度为870-920℃，保温4-8h，优选6h；热处理完成后进行冷却，即得网状结构La-Mg-Ni-Ti基负极复合材料。进一步的，所述步骤2中球磨机转速为200-220r/min，2-3h在氩气保护氛围下均匀混合。进一步的，所述步骤3中烧结过程分为两个阶段：第一阶段从室温升高至500-550℃，升温速率5-10℃/min，保温0.5-1.5h，优选1h；第二阶段以同样升温速率升温至1000-1100℃，保温8-15h，优选12h。进一步的，所述步骤3中烧结过程结束后以5-10℃/min降温速率，降温至870-920℃，进行热处理过程，热处理保温4-8h，优选6h。进一步的，所述步骤3中热处理完成后的冷却方式为合金产物随炉自然冷却至室温。进一步的，所述步骤2中的压力大小为15-20MPa。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：本专利技术所设计的原料组成以及制备方法，能够使所制备的La-Mg-Ni系超晶格负极材料的结构能够形成稳定网络状的第二相增强体，相当于对储氢合金晶粒进行了微包覆处理，增强了合金抗粉化和氧化的能力，从而极大的降低了合金的容量循环衰减率，有效的改善了合金的循环稳定性，从而满足高容量电池的需求。本专利技术首次提出通过形成稳定连续网络状的第二相的微观晶体结构来改善合金的循环稳定性，与通过包覆反应进行改善RE-Mg-Ni-Ti系超晶格负极材料的专利技术专利如ZL20180022295.0等相比，具有操作方法简单易行，工艺稳定，易于掌握，适用于大规模生产，便于推广等优点。附图说明下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料制备方法流程图；图2为本专利技术实施例1提供的网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料形貌图；图3为本专利技术实施例2提供的网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料形貌图；图4为本专利技术实施的网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料放电容量与循环次数关系曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料为A2B7型合金，在成分设计方面，储氢合金中Nd、Y、Al、Mn加入，可以提高合金的循环稳定性及放电容量。负极材料微观组织呈现一种稳定网络状结构，相当于对储氢合金基体进行了微包覆处理耐腐蚀的Ti-Fe-Mn物质，有效的改善了合金的循环稳定性，此外增强体Ti-Fe-Mn合金也具有优良的电化学放电性能。本专利技术的制备方法中，感应熔炼La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc金属间化合物时，制备所需原料为高纯金属纯度均大于99.5％。按照化学计量比组成进行配料，在La、Nd、Y、Mg、Mn四元素按化学计量比组成进行配料时，需增加2-10wt％的烧损量。本专利技术一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料，其制备方法，如图1所示，包括以下步骤：按照La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc化学计量比组成进行配料，常规方法感应熔炼得到La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc金属间化合物，所得铸锭分别粉碎至200目以下。具体地：按照La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc化学计量比组成分别进行配料，其中，u，v，w，a，b和c均为原子比，且0≤u≤0.3，0.1≤v≤0.15，0.05≤w≤0.1，3.3≤a≤3.5，0.6≤b≤1.0，0.1≤c≤0.5。Q为TiFe1-cMnc的质量百分含量，且Q＝5％-10％，考虑烧损，La、Nd、Y、Mg、Mn五元素配料时增加2-10wt％；将配好的金属原料置于感应熔炼炉的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料，其特征在于，所述负极材料的组成为La

【技术特征摘要】
1.一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料，其特征在于，所述负极材料的组成为La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb+Qwt％TiFe1-cMnc，其中a、b、c、u、v以及w均为原子比，且0≤u≤0.3，0.1≤v≤0.15，0.05≤w≤0.1，3.3≤a≤3.5，0.6≤b≤1.0，0.1≤c≤0.5，Q为TiFe1-cMnc的质量百分含量，且Q＝5％-10％。


2.权利要求1所述的网状结构La-Mg-Ni-Ti基负极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc化学计量比组成进行配料，常规方法感应熔炼得到La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb和TiFe1-cMnc金属间化合物，然后粉碎至200目以下，得La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb合金粉末；
步骤2：将步骤1所制备的La1-u-v-wYwNduMgvNia-bAlb合金粉末与重量百分含量为5％-10％的TiFe1-cMnc粉末放入球磨机中均匀混合，而后在压力下模压成一定形状大小的坯体；
步骤3：将步骤2所制备的坯体在氩气气氛下进行烧结和退火处理；烧结温度1000...

【专利技术属性】
技术研发人员：许剑轶，王晓璐，张国芳，赵鑫，可丹丹，胡锋，袁泽明，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15