一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料及其制备方法，属于镍氢电池及储氢材料技术领域。所述AB5型宽温区镍氢电池负极材料包括AB5宽温型储氢合金；本发明专利技术将金属镧、铈、镨、钕、锆、铌、镍、锰和铝按相应的摩尔比进行感应熔炼，将铸锭或甩片样品经均匀化退火得到无Co耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料。AB5宽温型储氢合金包含主相CaCu5结构相和富铌相。铌元素的掺杂提高了合金材料的耐腐蚀、耐粉化性和析氢过电位，提升了合金电极的耐过充性能，从而提高合金电极的宽温性能。从而提高合金电极的宽温性能。从而提高合金电极的宽温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于镍氢电池及储氢材料制备
，特别涉及一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]镍氢电池具有安全性好、无污染、低温、宽温性能优异等优点，成为目前最具发展前景的“绿色能源”电池之一，其已广泛应用于生活电器类产品和军事航天等领域。
[0003]近50年来，AB5合金电极材料由于较高Ni含量从而具有较好电催化性能和优异的循环稳定性，AB5型合金在工业上得到了广泛的应用。近三十年来，锂离子电池的快速发展使镍氢电池的市场占有率降低，但镍氢电池有其独特的优势，包括其安全性能和宽温性能。随着电池使用环境的改变，要求电池具备优异室的宽温性能，例如新能源汽车的报警器等就需要电池具有耐过充性能和低温的放电性能。因此随着市场的需求，发展优异宽温性能的镍氢电池负极材料迫在眉睫。镍氢电池负极材料具有优异的宽温性能，其负极材料必须具有适宜的平台压，平台高会导致电池漏液，而平台压低会导致低温下不能放电。因此选择一个大气压的平台较为合理。在保证
‑
20℃、甚至
‑
40℃下低温放电的性能后，通过元素的掺杂改善其循环稳定性。而目前为止还没有文献和专利报道这种Ni/MH电池新型电极材料及其制备方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料及其制备方法。本专利技术所述AB5宽温型储氢合金包含主相CaCu5结构相和富铌相，铌元素的掺杂提高了合金材料的耐腐蚀、耐粉化性和析氢过电位，提升了合金电极的耐过充性能，从而提高合金电极的宽温性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料，所述负极材料包括AB5宽温型储氢合金；按摩尔比，所述AB5宽温型储氢合金的结构通式为：La
0.36～0.62
Ce
0.29～0.51
Pr
0.014～0.037
Nd
0.044～0.112
Zr
0.020～0.022
Nb
0.004～0.1
Ni
4.38～4.55
Mn
0.35～0.38
Al
0.27～0.31
，其中A＝La、Ce、Pr、Nd、Zr、Nb，B＝Ni、Mn、Al，B/A＝5.0～5.3。所述负极材料中通过铌元素的掺杂提高合金材料的耐腐蚀、耐粉化性和析氢过电位，提升了合金电极的耐过充性能，从而提高合金电极的宽温性能。
[0007]优选的，结构通式中，A由镧元素、铈元素、镨元素、钕元素、锆元素、铌元素构成，B由镍元素、锰元素、铝元素构成，所述AB5宽温型储氢合金包含主相CaCu5结构相和富铌相。
[0008]优选的，所述负极材料中的电极片由AB5宽温型储氢合金粉和镍粉按照0.5～2:3～5的质量比例混合均匀后进行压片制成；所述压片的压力为15～35MPa；电极片还包括包裹电极片的泡沫镍和作为导线的镀镍钢带。
[0009]本专利技术提供了上述技术方案所述的镍氢电池负极材料，其特征在于，所述AB5宽温
型储氢合金的制备方法，包括如下步骤:
[0010](1)将金属镧、铈、镨、钕、锆、铌和镍、锰、铝，按上述结构通式中所述摩尔比配料后进行真空感应熔炼；
[0011](2)将步骤(1)中熔炼的合金液通过合金铸锭或甩片的方式制备得到AB5宽温型储氢合金，然后进行退火处理。
[0012]优选的，步骤(1)中的真空感应熔炼的真空度为1
‑
10Pa，熔炼温度为1450
‑
1550℃。
[0013]优选的，步骤(2)中的所述合金铸锭或甩片是置于正压氩气气氛炉中于950℃～1120℃退火处理，具体是将合金铸锭或甩片在室温升温至500℃，恒温30min，接着升温至900℃，恒温30min，然后于950℃～1120℃区间的指定温度保温5
‑
24h，再冷却至室温。
[0014]优选的，步骤(2)中所述甩片的铜辊线速度为1.5
‑
2.5m/s，其甩片厚度为0.1
‑
1mm。
[0015]优选的，将制备得到的AB5宽温型储氢合金在惰性气氛下进行气流粉碎，筛分处理，得到粒度D50＝20～500um的合金粉用于制作镍氢电池负极材料；所述惰性气氛优选为氩气或氮气。
[0016]有益效果：
[0017]本专利技术采用金属镧、铈、镨、钕、锆、铌、镍、锰和铝按相应的摩尔比进行感应熔炼，将铸锭或甩片样品经均匀化退火得到AB5宽温型储氢合金，然后将制备的AB5宽温型储氢合金通过在惰性气氛下进行气流粉碎，筛分处理，得到粒度D50＝20～500um的AB5宽温型储氢合金粉，与镍粉混合压片制作镍氢电池负极材料电极；本专利技术中，由于负极材料无钴，降低了合金材料的成本，同时所述AB5宽温型储氢合金的优势还在于，铌元素的掺杂提高了合金材料的耐腐蚀、耐粉化性和析氢过电位，提升了合金电极的耐过充性能，从而提高合金电极的宽温性能。
[0018]实施例结果表明，由本专利技术所述AB5宽温型储氢合金制成电极片后进行常温耐过充性能测试、高温耐过充性能测试和低温性能测试，随Nb含量的增加，以及退火温度的优化，过电位由329mV增加至417mV，常温过充循环至最大容量的80％的循环稳定性由63圈增加至160圈；高温50℃循环80圈的放电容量由82.3mAh/g增加至138.9mAh/g；电极片在低温
‑
20℃的放电容量与
‑
25℃的放电容量比例大于95.64％。
附图说明
[0019]图1是镍氢电池负极材料制备工艺流程图。
[0020]图2是实例5、17、20合金电极材料XRD图谱。
[0021]图3a和图3b是实例5、17、20合金电极材料粉化性能图。
[0022]图4是实例5、17、20合金电极材料的腐蚀性能图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料，所述负极材料包括AB5宽温型储氢合金；按摩尔比，所述AB5宽温型储氢合金的结构通式为：La
0.36～0.62
Ce
0.29～0.51
Pr
0.014～0.037
Nd
0.044～0.112
Zr
0.020～0.022
Nb
0.004～0.1
Ni
4.38～4.55
Mn
0.35～0.38
Al
0.27～0.31
，其中A＝La、Ce、Pr、Nd、Zr、Nb，B＝Ni、Mn、Al，B/A＝5.0～5.3。所述负极材料中通过铌元素的掺杂提高合金材料的耐腐蚀、耐粉化性和析氢过电位，提升了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐过充AB5型宽温区镍氢电池负极材料，其特征在于，所述负极材料包括AB5宽温型储氢合金；按摩尔比，所述AB5宽温型储氢合金的结构通式为：La
0.36～0.62
Ce
0.29～0.51
Pr
0.014～0.037
Nd
0.044～0.112
Zr
0.020～0.022
Nb
0.004～0.1
Ni
4.38～4.55
Mn
0.35～0.38
Al 0.27～0.31
，其中A＝La、Ce、Pr、Nd、Zr、Nb，B＝Ni、Mn、Al，B/A＝5.0～5.3；所述负极材料中通过铌元素的掺杂提高合金材料的耐腐蚀、耐粉化性和析氢过电位，提升了合金电极的耐过充性能，从而提高合金电极的宽温性能。2.根据权利要求1所述的镍氢电池负极材料，其特征在于，结构通式中，A由镧元素、铈元素、镨元素、钕元素、锆元素、铌元素构成，B由镍元素、锰元素、铝元素构成，所述AB5宽温型储氢合金包含主相CaCu5结构相和富铌相。3.根据权利要求1所述的镍氢电池负极材料，其特征在于，所述负极材料中的电极片由AB5宽温型储氢合金粉和镍粉按照0.5～2:3～5的质量比例混合均匀后进行压片制成；所述压片的压力为15～35MPa；电极片还包括包裹电极片的泡沫镍和作为导...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳柳章，谈诚，闵德，廖灿辉，朱敏，
申请(专利权)人：四会市达博文实业有限公司，
类型：发明
国别省市：