一种镍氢二次电池用镁基储氢合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种储氢合金的制备方法，尤其涉及一种镍氢二次电池用镁基储氢合金的制备方法。
【背景技术】
[0002]作为一种新型功能材料，储氢合金的应用领域如下:(I)氢能和热能的储存；(2)氢的分离、回收和净化；(3)氢同位素的分离；(4)民用或混合动力汽车用镍-金属氢化物二次电池(以下简称镍氢电池)的负极活性材料；(5)热能-机械能的转换；(6)合成化学中的催化剂；(7)温度传感器。
[0003]其中，作为民用或混合动力汽车用的镍氢二次电池备受关注并已实现商业化。镍氢二次具有能量密度比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。
[0004]储氢合金可以用作镍氢电池或金属氢化物空气电池的负极材料。镍氢电池米用氢氧化镍作为正极，储氢金属作为负极，碱液(主要为Κ0Η)作为电解液。镁基储氢合金具有比重小、储氢容量高、价格低廉、资源丰富等优点，但镁基储氢合金在碱性电解液中极易腐蚀，充放电循环性能较差，从而限制了它在镍氢电池上的应用。
[0005]同样，在空气电池中由于镁基储氢合金在碱性电解液中极易腐蚀，导致其自放电速率很大。
【发明内容】
[0006]为克服上述不足，本发明提供一种镍氢二次电池用镁基储氢合金的制备方法，使用该方法制备的正极材料，具有较低的自放电速率和良好的电循环性能。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供的一种镍氢二次电池用镁基储氢合金的制备方法，包括如下步骤:
[0008]步骤I，配料及原料预处理
[0009]按照如下储氢合金通式进行配料:Pr0.25ln0.2Mg().6Dy().1Mo().5Al2.5Si().2，抛光去除Pr、In及Dy的表面氧化物，烘干Mo，Al，Mg，Si原料金属中的水分；
[0010]步骤2，制备Mg-Al-稀土合金
[0011]将上述原子配比的Mg粉、Ni粉及Pr、In、Dy粉末，在惰性气体环境下球磨，然后压制成素坯，将素坯激光烧结成型，烧结时通惰性气体保护并通冷却水进行冷却，其中，采用C02激光器进行烧结，激光烧结功率为1000-1500W，扫描速度为150-200mm/min，光斑直径为3-5mm三道扫描成型，烧结时间为5-8s，得到Mg-Al-稀土合金；
[0012]步骤3，熔炼合金
[0013]将上述原子配比Mg-Al-稀土合金以及上述原子配比的Mo、Si，在氦气环境中，0.005-0.0lPa压力下，进行熔炼，当所有原料熔融后，然后在800-1000°C下惰性气体氛围下保温3-5小时；
[0014]步骤4，熔体快淬及粉碎
[0015]将熔体温度升至1675-1752°C，浇注并经水冷铜辊冷却，制备得到0.05-0.1mm的合金薄片，采用经空压机压缩形成的10_15MPa高压氩气进行高能破碎制粉。
[0016]其中，步骤I所述球磨优选为:球磨混合3_5h;其中球料比为10-5: I，球磨机转速为500-800r/mino
[0017]其中，步骤2中所述压制优选为:在40_50MPa压力保压1-2分钟。
[0018]其中，所述激光烧结优选在激光烧结室的石墨烧舟中进行。
[0019]其中，所述熔炼优选在感应熔炼炉中进行，方法优选为:抽真空至0.01-0.02Pa，通入氦气至气压为0.02-0.03Mpa，继续抽真空至0.005-0.0lPa,通入电流进行熔炼。
[0020]其中，步骤4中所述经水冷铜辊冷却，降温速度优选为10000-50000°C/s。
[0021]其中，步骤4还可以包括:在惰性气体气氛保护下，粉碎后的合金粉进行磨筛和筛分，得到100-200目的镁基储氢合金粉末。
[0022]其中，所述磨筛和筛分优选在多层旋振筛中进行。
[0023 ]其中，所述惰性气体优选为选自氮气、氩气。
[0024]本发明还提供了一种上述任意方法制备的镁基储氢合金，尤其是镍氢二次电池用镁基储氢合金。
[0025]本发明制备的镁基储氢合金，采用特定合金配比，并经过激光烧结和熔炼相结合的制备方法，因而具有较高的能量密度和良好的循环稳定性，使得该合金用于镍氢二次电池时具有的高容量以及较长的使用寿命。
【具体实施方式】
[0026]实施例一
[0027]配料及原料预处理
[0028]按照如下储氢合金通式进行配料:？1'0.25111().2]\^().607().1]\10().5412.53；[().2，抛光去除Pr、In及Dy的表面氧化物，烘干Mo，Al，Mg，Si原料金属中的水分。
[0029]制备Mg-Al-稀土合金
[0030]将上述原子配比的Mg粉、Ni粉及Pr、In、Dy粉末，置于充满氩气的球磨罐中球磨混合3h;其中球料比为5:1，球磨机转速为500r/min，混合均勾的金属粉末于不锈钢磨具中，40MPa保压2分钟后压制成素坯，将素坯放入激光烧结室的石墨烧舟中激光烧结成型，烧结时通氩气保护并通冷却水进行快速冷却，采用C02激光器进行烧结，激光烧结功率为1000W，扫描速度为150mm/min，光斑直径为3mm三道扫描成型，烧结时间为8s得到Mg-Al-稀土合金。[0031 ]熔炼合金
[0032]将上述原子配比Mg-Al-稀土合金以及上述原子配比的Mo、Si放入感应熔炼炉中，抽真空至0.01-0.02Pa,通入氦气，气压为0.02-0.03Mpa，继续抽真空至0.005-0.0lPa,通入电流进行熔炼，当所有原料熔融后，然后在800-1000°C下氩气氛围下保温3-5小时。
[0033]熔体快淬及粉碎
[0034]将熔体温度升至1675°C，浇注并经水冷铜辊快速冷却，凝固速度约为10000°C/s，制备得到0.05mm的合金薄片，采用经空压机压缩形成的1MPa高压氩气进行高能破碎制粉，在氩气气氛保护下，上述合金粉采用多层旋振筛进行磨筛和筛分，得到100目的镁基储氢合金粉末。
[0035]实施例二
[0036]配料及原料预处理
[0037]同实施例一。
[0038]制备Mg-Al-稀土合金
[0039]将上述原子配比的Mg粉、Ni粉及Pr、In、Dy粉末，置于充满氩气的球磨罐中球磨混合5h;其中球料比为10:1，球磨机转速为800r/min，混合均勾的金属粉末于不锈钢磨具中，50MPa保压I分钟后压制成素坯，将素坯放入激光烧结室的石墨烧舟中激光烧结