专利名称：一种 AB<sub>3</sub> 型储氢合金及制备方法
技术领域：
本发明涉及冶金化学以及电化学研究领域，特别一种AB3型储氢合金及制备方法。
背景技术：
目前的镍氢电池负极材料，采用LaNi5合金，比容量达到320 340 mAh/g，接近理论容量，很难进一步提高其容量。AB3型的La-Mg-Ni基合金被认为是最具潜力的合金材料，其具有优异的储氢功能，放电容量高达36(T410 mAh/g，而且对环境友好。但AB3型合金在强碱性电解质中的循环寿命差，不能满足实际应用。成分比例调整是改善合金性能的重要手段，在AnBm合金中添加一种或几种合金元素来改善合金的储氢性能，并通过调整成分比例使该多元合金达到最佳性能。常用来部分替代A的元素有Ti、Al、Zr、Co、Si、V、 Ce、B、C、Ag等，这些元素的添加可抑制A元素在合金表面的氧化，从而减少储氢合金活性物质的腐蚀氧化，提高电极的循环寿命。常用来部分替代B的元素有C0、Mn、Fe、W、Cu、Cr和Al等。
发明内容
本发明的目的是通过改变Mg的含量，提供AB3型合金配方，采用磁悬浮结合真空感应熔炼法来制备AB3型LaaS5Pra3ciMgxN^9tlAla3tl Cr = O. 30、. 35)合金，探讨不同的Mg含量对合金电极的循环稳定性以及动力学性能的影响，以开发出具有优良性能的镍氢电池负极材料。本发明涉及的AB3型储氢合金的化学式为=LaaS5Pra3ciMgxNi2^Ala3tl,其中 χ = 0. 30 O. 35。本发明涉及的AB3型储氢合金的制备方法具体步骤为
(1)将99.9%分析纯的金属单质原料，按照化学式Laa 35Pr0.30MgxNi2.90A10.30称量配料，其中 z = O. 30 0· 35 ；
(2)将步骤(I)除镁外的金属单质原料置于磁悬浮炉中的铜模中熔炼得到中间合金；
(3 )将步骤(2 )所得中间合金粉碎后，与步骤(I)称量的镁混合放入真空感应熔炼炉中的氧化镁坩埚中，抽真空，充入氩气，加热熔铸，将熔融的合金浇注到冷水铜模中进行冷却得合金锭；合金锭被机械压碎后，以转速225 250转/分钟球磨3(Γ60分钟。本发明制备的合金电极的电化学反应活性提高，提高了电极的循环寿命。
具体实施例方式实施例I :
AB3 型储氢合金的组成为:La0 35Pr0.30Mg0.30Ni2.90Al0 30。(I)将99. 9%分析纯的金属单质原料，按照化学式La。. 35Pr0.30Mg0.30Ni2.90A10.30称量配料；
(2)将步骤(I)除镁外的金属单质原料置于磁悬浮炉中的铜模中熔炼得到中间合金；(3 ) 将步骤(2 )所得中间合金粉碎后，与步骤(I)称量的镁混合放入真空感应熔炼炉中的氧化镁坩埚中，抽真空，充入高纯氩气，加热熔铸，将熔融的合金浇注到冷水铜模中进行冷却得合金锭；合金锭被机械压碎后，以转速230转/分钟球磨50分钟，筛分20(Γ300目的颗粒粉末用于负极制备；
(4)负极极片的制备称取0.1 g步骤(3)所得的合金粉末，按质量比1:2加入羰基镍粉混合均匀，在台式压片机上以10 MPa的压力将粉末压制成直径为10 mm的小片，然后用两片泡沫镍将电极片包覆，采用30 MPa压力压紧。实施例2
AB3型合金的组成改为Laa35Pra3ciMga35N^9tlAla3tl，其余同实施例I。采用LAND 5. 3B电池测试系统以及PARSTAT 2273电化学工作站测定合金电极的循环稳定性和动力学性能，结果如下
I)随着Z值的增加，电极的最大放电容量从336 mAh/g Cr = O. 30)提高到370 mAh/g Cr = O. 35)，放电容量的提闻是由于吸氧兀素Mg含量的提闻引起。2) 50次充放电循环后的合金电极的容量保持率从56% Cr = O. 30)减小为33%Cr = O. 35)。3)在动电位扫描中，各电极的腐蚀电位变化不大，说明腐蚀和氧化并非合金电极容量衰减的唯一因素，在连续的充放电循环过程中合金成分的粉化也是导致容量衰减的重要原因。4)随着Mg含量的增加，合金电极的电化学反应阻抗减小，即电化学反应活性提闻。本发明的AB3 型 Laa35Pra3tlMgrNii9tlAla3tl Cr = O. 30^0. 35)合金通过磁悬浮结合真空感应熔炼法来制备。在充放电循环中，电极最大放电容量从336 mAh/g
Cr = O. 30)提高到370 mAh/g Cr = 0.35)。50次循环后的电极容量保持率从56%Cr = O. 30)降低到33% Cr = 0.35)。交流阻抗测试结果表明，随着Mg元素含量的增加，电极的电化学反应活性提高。
权利要求
1.ー种AB3型储氢合金，其特征在于AB3型储氢合金的化学式为Lao. 35^(1.3tiMg_rNi2.9(ιΑ1α 3(|，其中 Jr - O. 30 0.35。
2.根据权利要求I所述的AB3型储氢合金的制备方法，其特征在于具体步骤为 (1)将99.9%分析纯的金属单质原料，按照化学式Laa 35Pr0.30MgxNi2.90A10.30称量配料，其中 z = O. 30 0· 35 ； (2)将步骤(I)除镁外的金属单质原料置于磁悬浮炉中的铜模中熔炼得到中间合金； (3 )将步骤(2 )所得中间合金粉碎后，与步骤(I)称量的镁混合放入真空感应熔炼炉中的氧化镁坩埚中，抽真空，充入氩气，加热熔铸，将熔融的合金浇注到冷水铜模中进行冷却得合金锭；合金锭被机械压碎后，以转速225 250转/分钟球磨3(Γ60分钟。
全文摘要
本发明公开了一种AB3型储氢合金及制备方法。AB3型储氢合金的化学式为La0.35Pr0.30MgxNi2.90Al0.30，其中x=0.30~0.35。(1)将99.9%分析纯的金属单质原料，按照化学式La0.35Pr0.30MgxNi2.90Al0.30称量配料，其中x=0.30~0.35；(2)将步骤(1)除镁外的金属单质原料置于磁悬浮炉中的铜模中熔炼得到中间合金；(3)将步骤(2)所得中间合金粉碎后，与步骤(1)称量的镁混合放入真空感应熔炼炉中的氧化镁坩埚中，抽真空，充入氩气，加热熔铸，将熔融的合金浇注到冷水铜模中进行冷却得合金锭；合金锭被机械压碎后，以转速225~250转/分钟球磨30~60分钟。本发明制备的合金电极的循环寿命和电化学反应活性均得到提高。
文档编号C22C19/03GK102660700SQ20121016632
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月27日 优先权日2012年5月27日
发明者黄红霞 申请人:桂林理工大学