专利名称：改善贮氢合金Ml(NiCoMnAlCu)<sub>5.05</sub>电化学性能的微波退火方法
技术领域：
本发明属于贮氢材料、微波技术和金属材料热处理技术领域，具体是提供了一种
利用具有高效加热特性的微波改善AB5型贮氢合金电化学性能的微波退火方法。
背景技术：
稀土 AB5型贮氢合金因其易于活化、吸放氢平台压低及良好的综合电化学性能 受到广泛关注。尽管AB5型贮氢合金已在很多国家大规模生产应用，但是降低合金 成本，提高其电化学性能一直为大家所追求。研究者曾通过采用元素取代法、快速凝 固、快淬、表面处理、退火热处理、气相沉积、球磨等方法改善了合金的活化性能、 电化学容量及循环寿命。在众多改善贮氢合金性能的方法中，热处理是一种比较常用 的方法。它可以使合金成分更均匀，降低晶格应力，提高贮氢电极合金的活化性能和 高倍率放电性能，以及延长其充放电循环寿命。但目前采用的ABs型贮氢合金退火 处理几乎都是传统的加热方法，工艺较多，差别较大，大多存在退火温度高和保温时 间长等问题，Lin等(J. Alloys Compd. 358 (2003) 281 - 287MfLmNi3.65Al0.34Mn0.27Co074 进行了退火，所采用的退火温度是95(TC，保温时间12h。这种退火工艺大大增加了 贮氢合金的成本。另一方面，微波也具有高效加热特性，不同的是微波辐射具有快速、 简单、均匀和高效等优点，微波加热是一种内部整体加热，能在很短时间内使受热体 系均匀地被加热。因此如果能利用微波加热替代传统加热方法对贮氢合金进行退火， 则可以在改善贮氢合金性能的同时，简化退火工艺，降低能耗，节省产品成本。
微波并不是适用于任何物质的加热，对于块体金属材料，尤其困难。Roy等人 (Nature 399 (1999) 668 -670)将块体金属粉碎成纳米级小颗粒，并压制成片后，成 功地利用微波对其进行加热。对于粉末状的贮氢合金，同样可以利用此方法，实现微 波加热对其进行退火处理，关键问题是采用何种贮氢合金预处理方法，以及何种微波 退火工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善贮氢合金Ml(NiCoMnAlCu)5.。5电化学性能的微波 退火方法，以获取电化学性能优良的实用贮氢电极合金材料。 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种改善贮氢合金Ml(NiCoMnAlCu)5.Q5电化学性能的微波退火方法，其特征在
于具体步骤如下
1) 将Ml(NiCoMnAlCu)5.o5贮氢合金粉末过筛，取300 400目的粉末在压片机上压 成贮氢合金片，压力为10 20MPa，保压时间为4 10min;
2) 将压好的贮氢合金片放入微波炉中，并在贮氢合金片周围放置数片辅热材料，在 氩气的保护或者真空条件下，于300 500。C退火6 14min，随炉冷却至室温。
所述的贮氢合金片为小圆片，小圆片直径为10mm，厚度为5mm。所述的辅热材 料为SiC、 MoC、 SiCb—种或几种。
与传统退火方法相比，微波退火工艺特点是退火时间短，温度低，能耗小，能 够大大降低产品的成本。采用该法处理的贮氢合金具有更细小的颗粒尺寸，电化学实
验结果表明合金的综合电化学性能有所提高，尤其是活化次数大大减少和充放电循
环寿命明显延长。
图1是按照实施例3制备及处理过的贮氢合金的SEM图。 图2是未经退火处理的贮氢合金的SEM图。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的方法并不仅限于实施例。 实施例l
称取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.os贮氢合金粉在压片机上采用10MPa 压力制片，保压时间为10min，贮氢合金片为小圆片，小圆片直径为10mm，厚度为 5mm。将压成的贮氢合金片置于微波炉膛中，周围放置几片MoC作为辅热材料。微 波退火过程中，在氩气的保护下，退火温度为300'C，保温14min，退火后随炉冷却 至室温，再将所得贮氢合金进行电化学实验，结果表明合金的活化次数由15次(铸 态)次降为2次(微波热处理后)，最大放电容量为291.1mAh/g， 200次电化学循环 后的容量衰减率仅为0.153。 实施例2
称取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.05贮氢合金粉在压片机上采用15MPa 的压力制片，保压时间为7min。将压成的贮氢合金片置于微波炉膛中，周围放置几 片SiC作为辅热材料。微波退火过程中，在氩气的保护下，退火温度为35(TC，保温
12min，退火后随炉冷却，再将所得贮氢合金进行电化学实验，结果表明合金的活 化次数由15次(铸态)次降为4次(微波热处理后)，最大放电容量为298.4mAh/g， 200次电化学循环后的容量衰减率仅为0.154。 实施例3
称取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.Q5贮氢合金粉在压片机上采用15MPa 的压力制片，保压时间为4min。将压成的贮氢合金片置于微波炉膛中，周围放置几 片SiC作为辅热材料。微波退火过程中，在氩气的保护下，退火温度为40(TC，保温 10min，退火后随炉冷却，再将所得贮氢合金进行电化学实验，结果表明合金的活 化次数由15次(铸态)降为5次(微波热处理后)，最大放电容量为305.5mAh/g， 200次电化学循环后的容量衰减率仅为0.145。 实施例4
称取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5G5贮氢合金粉在压片机上采用10MPa 的压力制片，保压时间为4min。将压成的贮氢合金片置于微波炉膛中，周围放置几 片SiC作为辅热材料。微波退火过程中，在真空条件下，退火温度为40(TC，保温6min， 退火后随炉冷却，再将所得贮氢合金进行电化学实验，结果表明合金的活化次数由 15次(铸态)降为4次(微波热处理后)，最大放电容量为295.9mAh/g， 200次电化 学循环后的容量衰减率仅为0.056。 实施例5
称取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.o5贮氢合金粉在压片机上采用20MPa 的压力制片，保压时间为4min。将压好片的贮氢合金片置于微波炉膛中，周围放置 一些Si02作为辅热材料。微波退火过程中，在氩气的保护下，退火温度为450'C，保 温14min，退火后随炉冷却，再将所得贮氢合金进行电化学实验，结果表明合金的 活化次数由15次(铸态)降为2次(微波热处理后)，最大放电容量为286.7mAh/g， 200次电化学循环后的容量衰减率仅为0.147。 实施例6
称取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.os贮氢合金粉在压片机上采用20MPa 的压力制片，保压时间为4min。将压好片的贮氢合金片置于微波炉膛中，周围放置 几片MoC作为辅热材料。微波退火过程中，在氩气的保护下，退火温度为500'C， 保温6min，退火后随炉冷却，再将所得贮氢合金进行电化学实验，结果表明合金
的活化次数由15次(铸态)降为2次(微波热处理后)，最大放电容量为293.6mAh/g， 200次电化学循环后的容量衰减率仅为0.141。
权利要求
1.一种改善贮氢合金Ml(NiCoMnAlCu)5.05电化学性能的微波退火方法，其特征在于 具体步骤如下1)将Ml(NiCoMnAlCu)5.05贮氢合金粉末过筛，取300～400目的粉末在压片机上压 成贮氢合金片，压力为10～20MPa，保压时间为4～10min2)将压好的贮氢合金片放入微波炉中，并在贮氢合金片周围放置数片辅热材料，在 氩气的保护或者真空条件下，于300～500℃退火6～14min，随炉冷却至室温。
2. 如权利要求1所述的微波退火方法，其特征在于所述的贮氢合金片为小圆片，小 圆片直径为10mm，厚度为5mm。
3. 如权利要求1所述的微波退火方法，其特征在于所述的辅热材料为SiC、 MoC、Si02—种或几种。
全文摘要
本发明提供了一种改善贮氢合金Ml(NiCoMnAlCu)<sub>5.05</sub>电化学性能的微波退火方法，属于贮氢材料技术领域。该方法的工艺过程如下取300～400目的贮氢合金Ml(NiCoMnAlCu)<sub>5.05</sub>粉末在压片机上压成合金片，压力为10～20MPa，再放入微波炉中，并在贮氢合金片周围放置数片辅热材料，在氩气的保护或者真空条件下于300～500℃退火6～14min，随炉冷却至室温。本发明的微波退火工艺特点是退火温度低，时间短，能耗小，能够大大降低产品的成本。本发明处理的贮氢合金具有更细小的颗粒尺寸，合金的综合电化学性能有所提高，尤其是活化次数大大减少和充放电循环寿命明显延长。
文档编号C22F1/00GK101363105SQ20081020032
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者杨 刘, 周国治, 杰 孟, 强 李, 谦 李, 林根文 申请人:上海大学