一种钇-镍稀土系储氢合金及含该储氢合金的二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明的一种钇-镍稀土系储氢合金及含该储氢合金的二次电池，涉及一种AB3型RExYyNiz-a-bMnaAlb储氢电极合金。所述合金具有良好的活化性能、倍率放电能力、充放电或吸放氢循环稳定性，可以在较宽的温度范围内使用，自放电小，其最高电化学容量可达360mAh·g-1以上。该合金作为储氢电极的电化学性能以及作为储氢材料的气相吸放氢性能优于传统LaNi5型储氢合金，其组成中不含镁元素，与稀土-镁-镍系AB3型储氢合金相比，制造方法简单且安全。
【专利说明】-种紀-镇稀±系储氨合金及含该储氨合金的二次电池
【技术领域】
[OOOU 本发明设及一种AB3型RE-Y-NiMnAl储氨合金。
【背景技术】
[0002] 储氨合金是上世纪60年代末发现的一类具有高存储氨密度的功能材料，已有储 氨合金从组成上大致可分为六类；稀上系ABs型如LaNi 5;儀系如Mg2Ni、MgNi、La2Mgi7;稀 ± -儀-镶系 AB3_4型如 La sMgNig，LasMg2Ni23, LasMgNiw;铁系 AB 型如 TiNi、TiFe ;错、铁系 Laves 相 AB2型如 ZrNi 2;饥系固溶体型如（Va.gTia.i)i_xFex。
[0003] 目前广泛使用的储氨材料是LaNig型储氨合金。该合金主要用作金属氨化物-镶 二次电池（MH/Ni)的负极材料，其理论电化学容量为373mAh，g^，实际应用的商品负极材料 Mm(NiCoMnAl)e(其中Mm为混合稀±金属）的最大容量大约350mAh ? g^。为了开发电化学 性能更好或储氨量更大的储氨合金，对儀基合金的研究给予了高度的重视。儀基储氨合金 材料的理论电化学容量高，尤其是稀± -儀-镶系ABs型、A 2B7型、A sBi9型储氨合金的研究 取得了重要进展，并进入产业化应用阶段。错、铁系W及饥系储氨材料由于活化困难、成本 太高等原因都未被广泛应用。
[0004] 文献《An electrochemical s1:udy of new Lai-xCeANig (0《X《1) hydrogen storage alloys》巧lectrochimica Acta，46(2001) ;2385-2393)和文献《New ternary intermetallic compounds belonging to the R-Y-Ni(R = La， Ce)system as negative electrodes for 化-MH batteries》（Journal of Alloys and Compounds,330-332(2002); 782-786)报道了 AB3型La-Y-Ni储氨合金，但合金中不含有Mn和A1元素，且储氨容量最高 只有 260mAh ? g-1。
[0005] 目前广泛研究的AB3型稀±-儀-镶系储氨合金中Mg元素为主成分之一。如 CN102660700A公开了一种ABg型储氨合金及制备方法。AB 3型储氨合金的化学式为；La。.35 Pr〇.3〇MgxNi2.9〇Al〇.3〇,其中X = 0. 30?0. 35。该专利合金成份中不含有Y元素，但必需含有 Mg元素，由于活泼金属元素儀的蒸汽压高，使得制造难度增大，合金成分难W控制，同时挥 发的微细儀粉易燃易爆而存在安全隐患。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种不含有Mg元素的稀±系储氨合金，W克服现有技术中的不 足。
[0007] 本发明设及一种通式为RExYyNi,_,_bMn,Alb的稀±系储氨合金，其中，RE = La、Ce、 Pr、Nd、Sm、Gd 中的一种或几种元素，x > 0, y > 0. 5, x+y = 3 ;9. 5 > z > 8. 5 (z = 9 时为 化学计量比ABs型；z声9时为非化学计量比AB 3型），3. 5 > a+b > 0。
[000引进一步地，RE元素优选的含量范围为0. 5?2. 0 ;
[0009] 进一步地，Mn元素优选的含量范围为0. 5?2. 0 ;
[0010] 进一步地，A1元素优选的含量范围为0. 2?1. 0。
[0011] 采用高温烙炼-快泽法制备合金，其工艺过程如下所述：组成中各单质金属或中 间合金原料的纯度均> 99. 0%，按照化学分子式配比计算并准确称取各原料，将原料依次 放入Al2〇3相蜗，抽真空至3. OPa，充入惰性气体Ar至0. 055MPa。升温烙炼，保温约6min后 速凝。速凝铜漉线速度为3. 4m/s。铜漉常通冷却水，冷却水温25°C。易烧损原料需适量增 加配比，增加比例如下表：
[0012]
【权利要求】
1. 一种稀土系储氢合金，其特征在于：组成通式为RExYyNiz_a_bMnaAlb，其中RE为La、Ce、 Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种元素；x> 0,y多 0? 5,x+y= 3 ;9. 5 >z多 8. 5 ;3. 5 ^a+b > 0〇
2. 如权利要求1所述的一种稀土系储氢合金，其特征在于：2. 0多x多0. 5。
3. 如权利要求1或2所述的一种稀土系储氢合金，其特征在于：2. 0多a多0. 5。
4. 如权利要求1或2所述的一种稀土系储氢合金，其特征在于：1. 0多b多0. 2。
5. 如权利要求1或2所述的一种稀土系储氢合金，其特征在于：z= 9。
6. 如权利要求1所述的一种稀土系储氢合金，其特征在于：2. 0多x多0. 5， 2. 0 多a多 0. 5,1. 0 多b多 0. 2,z= 9。
7. -种稀土系储氢合金的制备方法，其特征在于：按照化学分子式配比计算并准确称 取各单质金属原料，原料纯度均大于99. 0% ;将原料放入A1203坩埚，抽真空至3.OPa，充入 惰性气体Ar至0. 055MPa;升温熔炼，保温约6min后速凝，速凝铜辊线速度为3. 4m/s，铜辊 常通冷却水，冷却水温25 °C。
8. 如权利要求7所述的一种稀土系储氢合金的制备方法，其特征在于：在速凝步骤结 束后，合金在真空或惰性气体保护下，750°C下退火热处理8h。
9. 一种储氢合金电极，其特征在于以权利要求1-6中任一项所述的稀土系储氢合金作 为储氢介质。
10. -种二次电池，其特征在于含有权利要求9所述的储氢合金电极。
【文档编号】C22C30/00GK104513925SQ201410427281
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】闫慧忠, 李宝犬, 熊玮, 王利, 李金
申请人:包头稀土研究院, 瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司, 天津包钢稀土研究院有限责任公司