本发明专利技术提供了一种无钕稀土镁系低温贮氢合金电极材料，该合金解决了高容量贮氢合金在－４０℃下放电性能很差的问题，且该合金还具有较好的高温放电性能。该合金属Ａ↓［２］Ｂ↓［７］型，化学式为ＬＣＰＭｇ（ＮｉＭｎＡｌ）↓［３．５］，式中ＬＣＰ为镧铈镨混合稀土金属，ＬＣＰＭｇ＝Ｌａ↓［１－ｘ－ｙ－ｚ］Ｃｅ↓［ｘ］Ｐｒ↓［ｙ］Ｍｇ↓［ｚ］，其中，ｘ＝０．１０～０．２０，ｙ＝０．０２～０．０３，ｚ＝０．１７～０．２８。该合金可用于制造高比能量宽温区镍氢电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稀土镁系贮氢合金电极材料，特别是涉及一种适用于-5(TC +5(TC条件下使用的无钕稀土镁系低温贮氢电极合金，该合金用于制 造宽温区镍氢电池。
技术介绍
镍氢电池因其比能量高、不污染环境、无记忆效应、循环寿命长 以及具有良好的耐过充过放电特性，得到了广泛的应用。但目前最常用的AB5 型贮氢合金放电容量可达300-330 mAh/g，已经接近该体系的理论容量，提高余 地有限。而在目前的镍氢电池应用方面，对用电设备电源连续工作时间提出了 越来越高的要求，相应地，对电池的放电容量的要求也越来越高。在一些特殊 的条件下，如野外军用电台、飞机和坦克等军事装置及非常寒冷和炎热的地区， 传统镍氢电池的应用也受到很大的限制。其原因是普通镍氢电池的低温性能较 差，其容量还不能满足特殊要求， 一般只能在-20'C 4(TC的条件下放电，当温 度低于-2(TC或高于4(TC时，电池的放电性能急剧下降，而军事装置和寒冷、炎 热地区要求电池能在-4(TC或者+5(TC甚至更极端的环境下放电。研究表明，决定 镍氢电池低温性能的主要因素是负极的贮氢合金，因此要解决镍氢电池低温放 电问题，必须要解决贮氢合金的低温放电问题。中国专利1309433公开了一种 AB3型非化学计量比低温贮氢合金电极材料，其适用温度为一25。C，放电电流为 45mAh/g。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决高容量贮氢合金的低温放电性能差的问题， 提供一种在-5(TC +50°C条件下放电性能良好的高容量贮氢合金。本专利技术无钕稀土镁系低温贮氢电极合金属A2B7型，化学式为LCPMg (NiMnAl) 3.5,式中LCP为镧铈镨混合稀土金属，LCPMg二La!.x-y.zCexPryMgz，其中， x=0.10 0.20， y=0.02 0.03， z=0.17 0.28。 A侧为无钕混合稀土金属和镁。无 钕混合稀土金属的生产工艺采用传统的熔盐电解法，采用熔盐电解法得到的无 钕混合稀土金属还需要进行重熔净化处理。重熔的方法是，将电解所得无钕混 合稀土金属在轻质熔盐氯化钠和氟化锂覆盖下进行熔炼，使夹杂和氧化物等进 入熔盐，得本专利技术用净化后的无钕混合稀土金属；A侧的镁和B侧的镍、钴、 锰、铝采用纯度高于99.5%的金属元素为原料，B侧元素为现有贮氢合金中B 侧常用元素，其配比也采用目前常用的配比。与普通的贮氢合金相比，本专利技术无钕稀土镁系低温贮氢电极合金的优点是 可以在-5(TC 50"C条件下以0.2C放电。附图说明图l:无钕稀土镁系低温贮氢电极合金25'C下0.2C (80mAh/g)放电曲线。图2:无钕稀土镁系低温贮氢电极合金-4(TC下0.2C (80mAh/g)放电曲线。 图3:无钕稀土镁系低温贮氢电极合金5(TC下0.2C (80mAh/g)放电曲线。具体实施方式实施例本专利技术富镧稀土系镁基低温贮氢合金的化学组成为LCPMg (NiMnAl) 3.5,式中，LCPMg二La!.x.yzCexPryMgz,其中，x=0.10 0.20， y=0.02 0.03， z=0.17 0.28。制造方法是，首先将电解所得无钕混合稀土金属 在轻质熔盐氯化钠和氟化锂覆盖下进行熔炼，让夹杂和氧化物等进入熔盐，使 富镧混合稀土金属得到净化。按贮氢合金的化学计量比配料共20公斤，将除镁 以外的材料装入真空感应炉中的坩锅里，合金中的镁以镁镍合金的形式加入， 将镁镍合金放在感应炉的加料装置中。加料完毕后，抽真空，然后充氩气洗真 空室，反复两次，最后充入l~1.2atm的氩气开始熔炼，熔炼温度为1400 1600°C， 待合金完全熔化并经磁搅拌均匀后，加入镁镍合金，铜模浇注得本专利技术无钕稀 土镁系低温贮氢电极合金锭。充放电试验将上述贮氢合金粗破碎后，在真空球磨机中充氩气保护研磨， 过300目筛得实验所用的贮氢合金粉。将合金粉与镍粉按1: 3的比例混合均匀， 在3.5MPa压力下冷压成cplOmm的薄片作为研究电极，辅助电极为烧结式氢氧 化亚镍电极，参比电极为汞/氧化汞(Hg/HgO)电极，电解液为7M/LKOH溶液， 隔膜为聚丙烯毡。电化学性能测试设备为国产DC-5型电池测试仪。活化制度是 用0.25C活化6次，环境温度为25°C 。0.25C活化时，充放电电流均为100mA-g—1， 充电5h，放电截止电位均为-0.6V(vs. Hg/HgO, 7M KOH)。进行高低温性能测试时，将活化好的电池用0.2C充电6小时，然后在高低 温箱内放置5小时后进行放电。放电制度为0,2C，环境温度为-40'C/5(TC。 0.2C 放电，放电电流约为SOmA'g-1,放电截止电位均为-0.6V(vs.Hg/HgO,7MKOH)。从图l可以看出，本专利技术合金在25"C下0.2C放电容量超过400mAh/g，与 普通A2B7贮氢合金放电容量相当。从图2可以看出，在一4(TC和0.2C放电条件下，本专利技术合金容量超过 270mAh/g，普通合金容量为180mAh/g。从图3可以看出，在5(TC和0.2C放电条件下，本专利技术合金容量超过 400mAh/g，普通合金容量为310mAh/g。权利要求1.一种无钕稀土镁系低温贮氢合金电极材料，属A2B7型，其特征在于化学式为LCPMg(NiMnAl)3.5，式中LCP为镧铈镨混合稀土金属，LCPMg＝La1-x-y-zCexPryMgz，其中，x＝0.10～0.20，y＝0.02～0.03，z＝0.17～0.28。全文摘要本专利技术提供了一种无钕稀土镁系低温贮氢合金电极材料，该合金解决了高容量贮氢合金在-40℃下放电性能很差的问题，且该合金还具有较好的高温放电性能。该合金属A<sub>2</sub>B<sub>7</sub>型，化学式为LCPMg(NiMnAl)<sub>3.5</sub>，式中LCP为镧铈镨混合稀土金属，LCPMg＝La<sub>1-x-y-z</sub>Ce<sub>x</sub>Pr<sub>y</sub>Mg<sub>z</sub>，其中，x＝0.10～0.20，y＝0.02～0.03，z＝0.17～0.28。该合金可用于制造高比能量宽温区镍氢电池。文档编号C22C23/06GK101252184SQ20081004505公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月26日 优先权日2008年3月26日专利技术者吴朝玲, 沈向前, 陈云贵, 陶明大 申请人:四川大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无钕稀土镁系低温贮氢合金电极材料，属Ａ↓［２］Ｂ↓［７］型，其特征在于化学式为ＬＣＰＭｇ（ＮｉＭｎＡｌ）↓［３．５］，式中ＬＣＰ为镧铈镨混合稀土金属，ＬＣＰＭｇ＝Ｌａ↓［１－ｘ－ｙ－ｚ］Ｃｅ↓［ｘ］Ｐｒ↓［ｙ］Ｍｇ↓［ｚ］，其中，ｘ＝０．１０～０．２０，ｙ＝０．０２～０．０３，ｚ＝０．１７～０．２８。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈云贵，沈向前，陶明大，吴朝玲，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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