本发明专利技术公开了一种镁基储氢电极合金及其制备方法和在镍-金属氢化物二次电池负极材料中应用。它的原料组分为Mg2NiH4粉末和纳米Ni粉，其中Mg2NiH4粉末与纳米Ni粉的摩尔配比为1∶(0.5-3)。首先将Mg粉和Ni粉混合均匀，采用氢化燃烧合成工艺制备得到粉末状的高活性镁基合金氢化物Mg2NiH4；然后将Mg2NiH4粉末和纳米Ni粉均匀混合，并通过强力机械球磨该混合物，得到镁基储氢电极合金。采用本发明专利技术方法制备的合金具有高活性、高容量优点；并且无需充电，首次循环可直接放电，放电容量高于900mAh/g，接近理论电化学容量。本发明专利技术所提供的方法原料丰富，工艺简单，适合工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池，尤其是涉及一种镍-金属氢化物(Ni-MH) 二次电池负极材料用镁基储氢电极合金及其制备方法。
技术介绍
镍氢电池作为日常使用的主要二次电池，近年来得到较快的发展。为使其更适用于如汽车动力电池等需求高能量密度的领域，研究人员致力于提高电池的性能(包括能量密度、循环寿命、大电流放电性能等)。镍氢二次电池采用储氢电极合金作为负极材料，已经商业化的LaNi5基储氢合金负极的实际放电容量约330mAh/g，已经接近理论容量，在容量提升方面潜力较小；而Mg2Ni基储氢合金以其较高的理论电化学容量(999mAh/g)，资源丰富、 价格低廉等优点，成为国内外研究的热点。传统的Mg2M基储氢合金的制备方法主要是熔炼法，不仅耗能，而且产物为晶态合金，在室温下难以充放电。随着储氢技术的发展，人们研究出多种新型制备方法，如机械合金化法，冷轧法，电子束诱导沉积法和熔体快淬法等。本实验室首次提出采用氢化燃烧合成复合机械球磨法制备纳米晶/非晶Mg2M基储氢电极合金，该方法具有省时节能，产物活性高，放电容量大的优点。Lei等首先报道了采用机械合金化法制备镁基非晶储氢电极合金的电化学性能， 采用该方法制备的合金具有较高的放电容量(500mAh/g)，但是由于合金在碱性电解质中易氧化腐蚀，导致放电容量迅速衰退，循环寿命差(Ref :Y.Q. Lei et al. Z Phys Chem 183 (1994) 379 384)。为了改善合金的循环寿命，人们进行了广泛的探索研究，包括多元合金化、表面处理、开发新型制备工艺等(Ref :M. Anik et al. Int J of Hydrogen Energy 36(2011) 1568 1577 ;F. K. Hsu et al. Journal of Power Sources 195 (2010) 374 379)。 但是，合金的放电容量与理论电化学容量相比仍有较大差距，并且循环寿命也不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有高活性、高电化学容量和循环寿命好的镁基储氢电极合金及其制备方法；本专利技术的另一目的是该镁基储氢电极合金在镍-金属氢化物 (Ni-MH) 二次电池负极材料中的应用。本专利技术的技术方案为一种镁基储氢电极合金，其特征在于它的原料组分为 Mg2NiH4粉末和纳米Ni粉，其中Ife2NiH4粉末与纳米Ni粉的摩尔配比为1 (0. 5-3)。优选原料中纳米Ni粉的平均粒径为20_100nm。本专利技术还提供了一种上述镁基储氢电极合金的制备方法，其具体步骤如下A.将Mg粉和Ni粉以摩尔配比为2 1混合均勻，采用氢化燃烧合成工艺制备得到粉末状的高活性镁基合金氢化物Mg2NiH4 ；B.将步骤A制备得到的Ife2NiH4粉末和纳米Ni 粉按照摩尔配比为1 (0. 5- 混合；C.通过强力机械球磨上述混合物，得到镁基储氢电极合金。优选步骤A中的氢化燃烧合成工艺为将混勻后的Mg粉和Ni粉置于压力为 l-2MPa的氢气气氛反应器中，升温到500-600°C保温1_2小时，然后降温至^0_320°C保温 1-2小时，最后自然降温冷却，制备得到M&NiH4。优选步骤C中所述的强力机械球磨为使用行星式高能球磨机对混合物进行强力机械球磨，混合物处于氩气或氢气气氛保护下，球磨1-40小时，其中球磨转速为 300-500rpm，球料比为 30-50 1。以上Mg粉和Ni粉市场均有售。本专利技术还提供了上述镁基储氢电极合金在镍-金属氢化物(Ni-MH) 二次电池负极材料中的应用。有益效果1.采用本专利技术方法制备的镁基储氢电极合金具有高活性、高容量优点。与以往研究合金所不同的是，本专利技术所制备的合金无需充电，首次循环可直接放电，并且放电容量高于900mAh/g，接近理论电化学容量。本专利技术所提供的方法工艺简单，适合工业化生产。2.采用纳米Ni粉对镁基储氢电极合金进行包覆处理，显著改善了合金的循环寿命。与未经包覆处理的合金相比，第8次循环放电容量提高了 10倍。3.所制备的镁基储氢电极合金可以用于镍-金属氢化物(Ni-MH) 二次电池负极材料。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。图1是实施例lM&NiH4+2Ni储氢电极合金和M^NiH4储氢电极合金的首次放电曲线对比图；(图中Mg2NiH4+2Ni代表Mg2NiH4与纳米Ni的摩尔配比为1 2)图2是实施例lM&NiH4+2Ni储氢电极合金和Ife2NiH4储氢电极合金的循环寿命曲线对比图。(图中M&NiH4+2Ni代表Ife2NiH4与纳米Ni的摩尔配比为1 2)具体实施例方式实施例1将Mg粉和Ni粉以摩尔配比为2 1混合均勻，放入氢化燃烧合成炉中。金属粉末在1. SMI^a氢气气氛下升温到580°C保温1小时，然后降温至320°C保温1小时，最后自然降温，制备得到粉末状的高活性镁基合金氢化物Mg2NiH4。将Mg2NiH4粉末和平均粒径为50nm 的纳米M粉以摩尔配比为1 2混合均勻，放入不锈钢球磨罐中进行强力机械球磨，球磨过程在0. IMPa氩气气氛保护下进行，球磨时间40小时，球磨转速400rpm，球料比40 1， 制备得到最终镁基储氢电极合金。取部分合金进行电化学性能测试，测试过程在开口式三电极系统中进行，包括工作电极(镁基储氢合金电极)、烧结附(0!1)2/附00!1辅助电极和取/取0参比电极。电解液为 6M KOH水溶液，测试温度为301。测试电极通过均勻混合IOOmg镁基储氢合金粉末和400mg 羰基镍粉，并在12MI^压力下压制成直径10mm、厚度Imm的电极片而成；随后将电极片放入两层泡沫镍之间并点焊固定，最后在泡沫镍边缘处点焊上镍带极耳制成工作电极。由于本专利技术方法制备的工作电极为氢化物，因此首先进行放电操作，随后进行充放电循环测试，4测试过程中以30mA/g电流放电，300mA/g电流充电，其中充电时间为2小时，放电截止电位为-0. 6V(相对于Hg/HgO参比电极)。合金的首次放电容量为946mAh/g，8次循环后容量为 359mAh/g，实验结果见图1和图2。从图1中可以看出，采用本专利技术方法制备的Mg2NiH4+2Ni 储氢电极合金的首次放电容量达到946mAh/g，是未经包覆纳米Ni处理合金容量的1. 6倍。从图2中可以看出，采用本专利技术方法制备的Mg2NiH4+2Ni储氢电极合金的循环寿命得到显著改善，与未经包覆纳米Ni处理的合金相比，第8次循环放电容量提高了 10倍。实施例2将Mg粉和Ni粉以摩尔配比为2 1混合均勻，放入氢化燃烧合成炉中。金属粉末在2. OMI^a氢气气氛下升温到600°C保温1小时，然后降温至300°C保温2小时，最后自然降温，制备得到粉末状的高活性镁基合金氢化物Mg2NiH415将Mg2NiH4粉末和平均粒径为IOOnm 的纳米M粉以摩尔配比为1 0.5混合均勻，放入不锈钢球磨罐中进行强力机械球磨，球磨过程在0. IMPa氢气气氛保护下进行，球磨时间1小时，球磨转速500rpm，球料比50 1， 制备得到最终镁基储氢电极合金。合金电化学性能测试系统以及电极片的制作方法同实施例1。合金的首次放电容量为806本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种镁基储氢电极合金，其特征在于它的原料组分为Ｍｇ２ＮｉＨ４粉末和纳米Ｎｉ粉，其中Ｍｇ２ＮｉＨ４粉末与纳米Ｎｉ粉的摩尔配比为１∶（０．５－３）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱云峰，朱瑾予，李李泉，杨尘，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84
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