一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法及应用

本申请涉及镍氢电池，更具体地说，它涉及一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法及应用。

背景技术：

1、当今，能源稀少和各类环境问题日渐突出。其中，电化学转换与存储技术是解决能源短缺问题的重要途径，设计高性能的析氢电催化剂和能源存储材料对于氢能源的利用有着重要作用。当今能源开发与利用的解决方案中，电催化析氢反应和镍氢电池是具有良好的实际应用前景。镍氢电池作为一种高能绿色充电电池也一直受到广泛的研究。因此，制备具有良好性能的负极储氢材料成为提高能源转换存储方式的关键。

2、la-mg-ni系合金因其具有良好的储氢性能和较高的放电容量，近年来一直成为国内外研究热点，但目前该材料作为镍氢电池负极材料仍面临一些问题和挑。由于mg元素的低熔点(649℃)与高蒸汽压，导致在加热时易挥发产生粉尘和爆炸，使得合金在工业制备中存在较大安全隐患。已经商业化的ab5型合金镍氢电池具有低温、低自放电、安全等优势，但是由于储氢合金中的钴含量较高，致使储氢合金的成本较高，势必阻碍其应用的普及，因此，降低目前储氢合金成本而不降低性能，是人们普遍关注也势在必行的。

技术实现思路

1、本公开提供了一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法及应用，方法简单、成本低廉能较好地提高电池的放电性能的稳定性储氢合金材料。

2、第一方面，本公开提供一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)制备la-y-ni合金：按照la-y-ni合金的质量比，以熔点由低到高依次从下到上将各纯金属放置到熔炼炉内按常规方法熔炼，熔炼成成分均匀的合金锭；

4、(2)合金退火处理：将真空感应熔炼制备的la-y-ni系储氢合金由室温升温到950-1000℃，并在温度进行12-24h的高温退火处理；

5、(3)复合材料制备：按mos2与合金粉末的质量百分比为1-5：95-99的比例置于球磨罐中，球料比为97-103：1，通入保护气，球磨2-6小时，制得mos2/la-y-ni系低温储氢合金复合材料。

6、优选的，所述步骤(1)中，具体制备方法为：分别秤量ni、mn、al以及稀土元素la、nd、y金属单质的质量，对易挥发的所述稀土元素和所述mn元素增加配料质量的0.5％～5％的烧损量，其它合金原料依照化学计量比计算并称重。

7、优选的，所述步骤(2)中，具体处理方法为：将称量好的所述每个金属原料分别倒入坩埚后，抽真空，使熔炼炉内的气压至少达到2×10-3mpa以下，然后再充入氩气反复洗炉，以保证炉内处于无氧环境，再通入氩气，在高纯氩气保护下用非自耗真空电弧炉对所述合金试样翻转熔炼3-4次，保证各组分在合金内部均匀分布，完成熔炼后冷却得到含有储氢合金；将制备的所述合金锭在0.4mpa高纯氩气保护条件下加热至900-1000℃保温12-24h，进行退火处理。

8、优选的，所述步骤(3)中，所述退火时充入保护气体，所述保护气为高纯氩气。

9、第二方面，本公开提供一种低成本高循环稳定性储氢合金的应用，所述应用方法为：取所述mos2/la-y-ni系低温储氢合金复合材料与羰基镍，在研钵中研磨10-15min，混合均匀后，将粉末置于模具中，在12-18mpa下冷压制成圆形电极片，将电极片与镍棒，利用点焊机焊接在一起，作为模拟电池的负极，用烧结的氢氧化镍作为模拟电池的负极，电解液为6mol/l氢氧化钾溶液。

10、优选的，所述复合材料与所述羰基镍粉的质量比为1:5。

11、综上所述，本申请具有以下有益效果：

12、1、由于本申请制备的复合储氢合金具有很好活化性能，该材料具有优异的可逆储氢性能，寿命能达到100圈以上；

13、2、本申请中储氢合金复合材料在30℃情况下，600ma·g-1电流密度下，球磨4-6h的倍率放电性能依然能保持在60％以上；

14、3、本申请材料易得，成本低廉，制备工艺简单，过程易控制，具有较高的可行性，而且对稀土资源的开发利用具有一定的应用价值。

15、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开的保护范围。

技术特征：

1.一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，具体制备方法为：分别秤量ni、mn、al以及稀土元素la、nd、y金属单质的质量，对易挥发的所述稀土元素和所述mn元素增加配料质量的0.5％～5％的烧损量，其它合金原料依照化学计量比计算并称重。

3.根据权利要求2所述的一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，具体处理方法为：将称量好的所述每个金属原料分别倒入坩埚后，抽真空，使熔炼炉内的气压至少达到2×10-3mpa以下，然后再充入氩气反复洗炉，以保证炉内处于无氧环境，再通入氩气，在高纯氩气保护下用非自耗真空电弧炉对所述合金试样翻转熔炼3-4次，保证各组分在合金内部均匀分布，完成熔炼后冷却得到含有储氢合金；将制备的所述合金锭在0.4mpa高纯氩气保护条件下加热至900-1000℃保温12-24h，进行退火处理。

4.根据权利要求1所述的一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述退火时充入保护气体，所述保护气为高纯氩气。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种低成本高循环稳定性储氢合金的应用，其特征在于，所述应用方法为：取所述mos2/la-y-ni系低温储氢合金复合材料与羰基镍，在研钵中研磨10-15min，混合均匀后，将粉末置于模具中，在12-18mpa下冷压制成圆形电极片，将电极片与镍棒，利用点焊机焊接在一起，作为模拟电池的负极，用烧结的氢氧化镍作为模拟电池的负极，电解液为6mol/l氢氧化钾溶液。

6.根据权利要求5所述的一种低成本高循环稳定性储氢合金的应用，其特征在于，所述复合材料与所述羰基镍粉的质量比为1:5。

技术总结
本申请涉及镍氢电池技术领域，更具体地说，它涉及一种低成本高循环稳定性储氢合金的制备方法及应用。包括以下步骤：(1)制备La‑Y‑Ni合金；(2)合金退火处理：将真空感应熔炼制备的La‑Y‑Ni系储氢合金由室温升温到950‑1000℃，并在温度进行12‑24h的高温退火处理；(3)复合材料制备：按MoS<subgt;2</subgt;与合金粉末的质量百分比为1‑5：95‑99的比例置于球磨罐中，球料比为97‑103：1，通入保护气，球磨2‑6小时，制得MoS<subgt;2</subgt;/La‑Y‑Ni系低温储氢合金复合材料。方法简单、成本低廉能较好地提高电池的放电性能的稳定性储氢合金材料。

技术研发人员：李书存,刘家乐,任腾辉,付有朋
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22