对AB₃型储氢合金进行表面镀铜改性的方法

专利名称：对AB₃型储氢合金进行表面镀铜改性的方法
技术领域：
本发明涉及冶金化学以及电化学研究领域，对AB3型储氢合金La0.35Pr0.30Mg0.30Ni2.90Al0.30进行表面镀铜改性，以应用于动力型Ni/MH电池负极材料。
背景技术：
储氢合金作为Ni/MH 二次电池的负极材料，以能量密度高、高倍率充放电性能好、耐过充放电能力强、循环寿命长、无记忆效应以及对环境无污染、成本低等优点，受到了研究者的普遍关注；目前商品化AB5型合金电极的放电容量为30(T320 mAh/g，接近理论容量348 mAh/g，不能满足动力型Ni/MH电池高能量密度的要求。研究发现，新型AB3型La-Mg-Ni合金的储氢容量高于AB5型稀土系储氢合金，达到36(T410 mAh/g，且对环境友好，被认为是最具潜力的储氢合金材料，因而成为人们的研究热点，但AB3型合金成分极易受强碱性电解液的腐蚀和氧化，同时在连续的充放电过程中，合金成分发生较大的体积膨胀而粉化，导致合金的循环寿命急剧下降。

发明内容
本发明的目的是提供一种对AB3型储氢合金Laa35Pra3ciMga3ciNi2^ciAla3tl进行表面镀铜改性的方法，以改善电极的循环稳定性和动力学性质。具体步骤为:
(I)按照目标产物摩尔配比称取纯度为99%以上的金属原料，在氩气保护下通过真空感应熔炼制备出AB3型合金Laa 35Pr0.30Mg0.35Ni2.90A10.30,将所制得的合金机械粉碎后，在行星式球磨机上以225 250转/分钟的转速球磨3(Γ60分钟，然后筛分出200 300目的合金粉末用于后续表面镀铜处理。(2)称取0.75克CuSO4.5Η20溶解于去离子水，再加入30 40毫升0.1摩尔/升的乙二胺四乙酸(EDTA)络合剂，室温搅拌2分钟即制得镀液。(3)称取1.0克步骤(I)制得的合金粉末加入到0.4^0.5毫升质量百分比浓度为18.5%的甲醛水溶液中，搅拌均匀后滴加步骤(2)制得的镀液，磁力搅拌3(Γ60分钟，过滤，用去离子水洗涤合金粉末，再80°C真空干燥24小时，即制得表面镀铜改性的AB3型储氢合金。本发明通过化学还原法在合金表面包覆金属单质，提高了电极的比容量、循环稳定性以及动力学性能，使其更好应用于Ni/MH 二次电池中。本发明对于实现高性能镍氢动力电池的研究和开发具有重要的理论意义和实际价值，并将提升我国在储氢材料方面的竞争力。
具体实施例方式
实施例:
(I)按照目标产物摩尔配比称取纯度为99.9%的金属原料，在氩气保护下通过真空感应熔炼制备出AB3型合金Laa 35Pr0.30Mg0.35Ni2.90A10.30,将所制得的合金机械粉碎后，在行星式球磨机上以225转/分钟的转速球磨30分钟，然后筛分出300目的合金粉末用于后续表面镀铜处理。(2)称取0.75克CuSO4.5H20溶解于去离子水，再加入30毫升0.1摩尔/升的乙二胺四乙酸(EDTA)络合剂，室温搅拌2分钟即制得镀液。(3)称取1.0克步骤(I)制得的合金粉末加入到0.45毫升质量百分比浓度为18.5%的甲醛水溶液中，搅拌均匀后滴加步骤⑵制得的镀液，磁力搅拌30分钟，过滤，用去离子水洗涤合金粉末，再80°C真空干燥24小时，即制得表面镀铜改性的AB3型储氢合金。将表面镀铜改性后的AB3型储氢合金制得电极，测定电极的放电容量、循环稳定性和动力学性能，结果如下:
①改性处理后，电极最大放电容量从303 mAh/g增加到328 mAh/g，30次循环后的容量保持率从44 %提高到67% ;镀铜处理后合金表面增加了一层具有催化保护作用的铜层，镀铜层改善了储氢合金电极的导热性、抗氧化性、抗粉化性、耐腐蚀性，延长了材料的使用寿命，极大地提高了储氢合金的电催化活性，改性后合金电极表现出了很好的活化性能，以及良好的循环稳定性。②经过表面镀铜后，极限电流密度由619 mA/g提高到1027 mA/g，合金电极的循环伏安曲线阳极氧化峰电流和峰面积均有提高，说明经镀铜改性后具有良好的表面催化性能与较大的电容量；这是由于合金表面的镀层一定程度上延缓了合金与电解液之间的氧化与腐蚀反应，这能够降低H原子在合金中的扩散速率，合金电极的反应活性、吸/放氢动力学性能均得到有效改善。
权利要求
1.一种对AB3型储氢合金进行表面镀铜改性的方法，其特征在于具体步骤为: (1)按照目标产物摩尔配比称取纯度为99%以上的金属原料，在氩气保护下通过真空感应熔炼制备出AB3型合金Laa 35Pr0.30Mg0.35Ni2.90A10.30,将所制得的合金机械粉碎后，在行星式球磨机上以225 250转/分钟的转速球磨3(Γ60分钟，然后筛分出200 300目的合金粉末用于后续表面镀铜处理； (2)称取0.75克CuSO4.5Η20溶解于去离子水，再加入30 40毫升0.1摩尔/升的乙二胺四乙酸络合剂，室温搅拌2分钟即制得镀液； (3)称取1.0克步骤(I)制得的合金粉末加入到0.Γ0.5毫升质量百分比浓度为18.5%的甲醛水溶液中，搅拌均匀后滴加步骤(2)制得的镀液，磁力搅拌3(Γ60分钟，过滤，用去离子水洗涤合金粉末， 再80°C真空干燥24小时，即制得表面镀铜改性的AB3型储氢合金。
全文摘要
本发明公开了一种对AB3型储氢合金进行表面镀铜改性的方法。在氩气保护下，通过真空感应熔炼金属原料制备出AB3型合金，合金经机械粉碎、球磨，然后筛分出200~300目的合金粉末；称取0.75克CuSO4·5H2O溶解于去离子水，滴加30~40毫升EDTA络合剂，室温搅拌2分钟作为镀液；1克合金粉末中加入0.4~0.5毫升质量百分比浓度为18.5%的甲醛水溶液，搅拌均匀后慢慢滴加上述镀液，磁力搅拌30分钟，过滤，用去离子水洗涤合金粉，80℃真空干燥24小时，即制得表面镀铜改性的AB3型储氢合金。本发明提高了电极的比容量、循环稳定性以及动力学性能，使其更好应用于Ni/MH二次电池中。
文档编号B22F1/02GK103203452SQ20131010435
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者黄红霞, 李国辉 申请人:桂林理工大学