本发明专利技术属于一种镍氢电池用低自放电稀土-镁-镍-铝系储氢合金及其镍氢电池。该合金的通式为Nd1-x-yLnxMgyNiz-a-bAlaMb，式中，Ln为La和/或Pr，M为选自Mn、Fe、Co、Zn、Cr、Mo、Sn、Si、Cu、V、Nb、Ta、In、Ca、P和B中的至少一种元素，并满足0.05≤x≤0.2，0.05≤y＜0.3，0.05＜a＜0.3，0＜b＜0.15，2.8≤z≤3.9。该合金为稀土镁基储氢合金，主相为不同于CaCu5的超晶格结构，主要为Ce2Ni7或Cd2Co7相结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镍氢二次电池及负极材料，尤其涉及镍氢二次电池负极用低自放电稀土-镁-镍-铝系储氢合金及其镍氢电池。
技术介绍
能源是社会发展和人民生活水平提高的重要物质基础之一。20世纪以来，一方面， 煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭使人类面临“能源危机”；另一方面，化石能源所造成的环境污染问题如酸雨、温室效应等，严重影响了人类的生存与发展，而且有愈演愈烈的趋势。因此，寻找一种可替代传统碳氢化合物能源的新能源已成为各国科学家为之奋斗的目标，尤其对我国的发展极为重要。发展新能源及能源材料是我国进入21世纪必须解决的重大课题。在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气；氢的重量轻，方便携带、运送，是航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。在氢能利用方面，尤以在作为碱性二次电池(MH/M电池)负极材料方面发展最为迅速。金属氢化物(MH/Ni)电池是储氢合金作为负极材料的新型二次电池，具有能量密度比N/iCd电池高约1. 5 2倍，且无污染、可大电流快速充放电、无记忆效应、工作电压在 1. 2V、与Ni/Cd电池可互换等特点。现已广泛应用于移动通信、计算机等各种小型便携式电子设备，并随研究工作的不断深入和技术的不断发展正在开发成商品化电动工具、电动车辆和混合动力车的动力源。镍氢电池由于其高能、安全、无污染、无记忆效应、价格便宜，受到各国普及电化学性能研究遍重视，被誉为二十一世纪的“绿色能源猛发展。然而，目前镍氢电池在存放搁置时容量保持率较差，是制约镍氢电池大规模使用的主要原因之一。 一般情况下镍氢电池室温搁置半年后，容量保持率为60%，搁置一年后，容量几乎降为零， 大大影响了用户的使用便捷性，对能源也是一种浪费。
技术实现思路
本专利技术以解决镍氢电池在应用过程中出现的自放电率高的问题，开发一种适合镍氢电池长期搁置容量下降较小的镍氢电池用低自放电稀土 -镁-镍-铝系储氢合金及其镍氢电池，目的在于，使得上述含有稀土、镁、镍和铝的储氢合金具备特殊的相结构和性能，改善该合金的自放电率。本专利技术的镍氢电池用储氢合金，为了解决如上所述的课题，提供一种具有以下通式的储氢合金，NdmLr^MgyNizTbAlA (式中，Ln为La和/或Pr，M为选自Mn、Fe、Co、Zn、 Cr、Mo、Sn、Si、Cu、V、Nb、Ta、In、Ca、P 禾口 B 中的至少一种元素，并满足 0. 05 彡 χ 彡 0. 2， 0. 05 ^ y < 0. 3,0. 05 < a < 0. 3,0 < b < 0. 15,2. 8 ^ ζ ^ 3. 9)。具体制备方法为，将上述原子配比原料放入感应熔炼炉中，抽真空至LOXlO-2I^ 以下，通入氩气，气压为0.01-0. 05Mpa，继续抽真空至LOXKT2I^a以下，通入氩气，气压为0. 05-0. IMpa,通入电流进行熔炼，当所有原料熔融后，进行浇铸，模具为铜模，然后在 1071-1371下氩气氛围下保温1-8小时，破碎成粉。通过上述方式得到如通式所描述的储氢合金，且具有Ce2Ni7或Cd2Co7相结构。在所述的镍氢电池用负极储氢合金通式中，一个明显的特点是合金中稀土元素主要由Nd元素组成，该元素在此合金不可或缺，高Nd含量储氢合金不但会大大降低材料在电池中的自放电现象发生，而且可以很好地改善稀土 -镁-镍-铝体系储氢合金的循环寿命， 该储氢合金Nd元素含量(Ι-χ-y)应控制在0. 5-0. 9之间，优化Nd含量为0. 7-0. 85。在所述的镍氢电池用储氢合金中，Mg元素含量的控制尤为重要，当Mg元素的比例含量过多时，合金组织容易非均质化，耐腐蚀性能较低，循环寿命不好，另一方面，当Mg 元素的比例含量较少时，储氢合金相结构会发生很大变化，难以维持上述所说的Ce2Ni7或 Cd2Co7相结构，合金低自放电性能和循环寿命都会降低。因此，上述通式所述的储氢合金， 最佳的Mg元素含量应满足0. 05 < y < 0. 3的条件，优选满足0. 1彡y彡0. 25的条件。在所述储氢合金中，Al元素具有很重要的作用，最佳Al元素含量范围应满足 0. 05-0. 3，当Al元素含量小于0. 05时，此储氢合金很容易受到镍氢电池电解液腐蚀，不但镍氢电池循环寿命会大大下降，而且镍氢电池内部的电解液会因为氧化储氢合金变得越来越少，造成镍氢电池内阻增大。另一方面，当Al元素含量大于0. 3时，储氢合金的最大储氢量会下降，而且合金相结构会发生转变，因此应根据实际应用需求适度调节储氢合金中Al 元素含量，优选Al元素含量范围为0. 1 < a < 0. 2。在所述储氢合金中，M元素选自 Mn、Fe、Co、Zn、Cr、Mo、Sn、Si、Cu、V、Nb、Ta、In、Ca、P和B中的至少一种元素，对于储氢合金来说它的用量很小，主要起到调节前面所用金属元素对储氢合金带来的影响，如调节储氢合金平衡压等作用。在储氢合金体系中，M元素的选择往往受市场、成本等方面的影响较大。一种镍氢电池，是采用本专利技术所述的稀土 -镁-镍-铝系储氢合金制成。本专利技术的优点是本专利技术的稀土 -镁-镍-铝系储氢合金及其镍氢电池的自放电率低，其容量保持能力良好。附图说明图1为本专利技术的实施例1储氢合金最高容量与活化性能图。图2为本专利技术的实施例1储氢合金100次循环寿命图。图3是本专利技术的实施例1储氢合金X射线衍射图谱。图4为CaCu5型相结构储氢合金X射线衍射图谱。具体实施例方式实施例1将金属元素Nd、La、Pr、Mg、Ni、Al、Mn 按结构式 Nda 75Pr0.05La0.05Mg0.15Ni3.0A10.2Mn0.! 中的原子配比放入感应熔炼炉中，抽真空至1. O X IO^2Pa以下，通入氩气，气压为0. 03Mpa,4继续抽真空至1. OX 10-2 以下，通入氩气，气压为0. IMpa，通入电流进行熔炼，当所有原料熔融后，进行浇铸，模具为铜模，然后在117 温度氩气氛围下保温5小时，得到组成为Nda 75Pr0.05La0.05Mg0.15Ni3.0Al0.2Mn0.工的储氢合金，破碎成粉，粒度为45 μ m。通过上述方式得到如通式所描述的储氢合金，且具有Ce2Ni7或Cd2Co7相结构，具体相图见图3所示。准确称取200mg贮氢合金粉和SOOmg羰基镍粉，均勻混合后，装入模具中，在 580MPa压力下冷压成Φ16πιπιΧ1πιπι的小圆片作为待测合金电极片。去毛刺，将电极片称重， 并按照合金粉与镍粉的比例计算出电极片内贮氢合金的实际质量。然后，电极片用泡沫镍包裹并压型，再与镍带点焊在一起，作为待测合金电极。合金电极的电化学性能测试在开口式H型玻璃三电极测试系统中进行，辅助电极为电化学容量远高于待测合金电极的烧结式氢氧化镍电极(Ni(0H)2/Ni00H)，参比电极为自制的汞-氧化汞(Hg/HgO)电极，电解液为6mol/LK0H+15g/L LiOH水溶液，测试温度通过恒温水浴保持在30°C。合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尉海军，简旭宇，白珍辉，朱磊，王忠，蒋利军，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：
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