本发明专利技术涉及一种电池电极材料领域的具有超晶格结构的贮氢合金的制备方法，首先设计贮氢合金的分子式形式：（RExMgy）(NikCoaAlbMnc)n+2wt%Ti0.3V0.3Mo0.2Cr0.2,其中：x+y=1；0.6≤x≤0.9；3.0≤n≤4.0；k+a+b+c=1；0.1≤a≤0.2；0.01≤b≤0.1；0≤c≤0.1；z≤10；RE是至少一种或几种稀土元素的混合；将原料在高频悬浮熔炼炉中惰性气体保护下熔炼，然后将所得合金铸锭在真空退火炉惰性气体保护下退火得到所需合金铸锭，将合金铸锭粉碎，加入钛钒合金，一并机械球磨，球磨罐中的气氛是惰性气氛。本发明专利技术制得的合金活化性能好；具有较高的电化学容量；具有较长的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种镍氢电池用负极活性材料的制备方法，具体是一种具有超晶格结构的贮氢合金的制备方法，属于电池电极材料领域。
技术介绍
镍氢电池以其容量高于镍镉电池，以其安全性能、价格优势优于锂离子电池，以其清洁环保优于铅酸电池等优点，从而使其应用范围得以推广。对贮氢合金的研究由来已久，从上世纪八十年代起逐渐发展起了多种类型的贮氢合金，其中得以广泛应用并且商品化的是AB5型贮氢合金，该合金的优点是循环性能稳定，但是其理论容量仅有372mAh/g，而实际容量大多在300mAh/g ~330mAh/g之间，其较低的容量已不能适应竞争的要求。因此要提高镍氢电池的市场竞争力，就必须开发新型储氢合金。镍氢电池用超晶格RE-Mg-Ni系氢合金自问世以来便以其高容量、易活化的优势受到人们的广泛关注。该类合金的容量高达410mAh/g，高出AB5型贮氢合金容量近20%。该类合金之所以具有高容量，原因是在该类合金相结构晶格单元中包含贮氢量高的AB2#结构单元，可以把RE-Mg-Ni系贮氢合金的主相晶格单元看作是AB5亚结构单元和AB 2亚结构元交替层叠排列而成，因此RE-Mg-Ni系贮氢合金被称作是超晶格贮氢合金。该类合金具有高的电化学容量已被国内外研究者证实，但是它的充放电循环寿命差的缺点一直没有明显改善，限制了该合金的商业应用。本专利技术通过优化合金成分和退火热处理等方法，开发出一种高容量、长寿命的镍氢电池用超晶格RE-Mg-Ni系贮氢合金。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对超晶格RE-Mg-Ni系贮氢合金循环性能差的不足，提供。该方法使得RE-Mg-Ni系贮氢合金的容量和循环稳定性得到明显改善，从而改善了镍氢电池的电化学性能。—种超晶格RE-Mg-Ni系贮氢合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，设计超晶格RE-Mg-Ni系贮氢合金； 第二步，将上述第一步设计的合金放入惰性气体保护下高频悬浮熔炼炉的铜坩祸中熔炼，反复熔炼三次； 第三步，将第二步所得的合金进行热处理，得到以A2B7为主相的合金； 第四步，将第三步所得的合金在惰性气体保护下机械球磨，球磨时加入钛钒合金，得到最终的超晶格型贮氢合金。其分子式形式为(RExMgy)(NikCoaAlbMnc)n+2wt%Ti0.3V0.3Mo0.2Cr0.2,其中:x+y=l ;0.6 彡 x 彡 0.9 ;3.0 彡 n 彡 4.0 ；k+a+b+c=l ;0.1 彡 a 彡 0.2 ;0.01 彡 b 彡 0.1 ;0 彡 c 彡 0.1 ;z ^ 10 ；RE是至少一种或几种稀土元素的混合；钛钥/合金特指TiQ.3Va3Moa2CrQ.2。在原料选择上，RE选择纯镧、镨钕合金、纯镨，Mg选择镍镁合金，合金质量比镍:镁为4:1，其他均为单质镍、钴、铝、锰，其杂质含量小于1%。RE选择主要市售稀土种类及其价格因素作考量。Mg选择镍镁合金原因是镁的熔点低、蒸汽压高，如果直接将纯镁与其他原料混在一起进行熔炼，则很难控制合金中镁的含量，因此须用镍镁合金替代纯镁，然后将此镍镁合金与其他原料一并在氩气气氛中熔炼。将按照组分比例配制好的原料放入惰性气体保护下高频悬浮熔炼炉的铜坩祸中熔炼，为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析，反复熔炼三次。并将所得到的合金铸锭在惰性气体保护气氛下进行退火，温度在800°C -1000°C之间，保温4-24小时。将退火后的合金在惰性气氛中机械球磨，球磨时加入钛钒合金，得到最终的RE-Mg-Ni系贮氢合金。本专利技术中，将纯度在99%以上的原料按照摩尔百分比配比，然后合金熔炼采用高频悬浮感应炉。熔炼在惰性气氛保护下进行，过程分三步完成，首先将除镍镁合金外的所有原料一并放入坩祸中，稀土原料在上，其他原料在下，以逐步升温的方式进行第一次熔炼，接下来取出铸锭，将镍镁合金放在坩祸底部，其上放置第一次熔炼所得合金，同样以逐步升温的方式进行熔炼，最后一步将第二次熔炼所得合金铸锭取出，击碎成块状，放入坩祸中进行第三次熔炼，至此，合金熔炼完毕，三次熔炼是为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析。本专利技术中，熔炼电流为20 A -50A，熔炼时间1到3分钟。本专利技术中，热处理采用的设备是密封的管式真空退火炉。将铸态合金放入石英舟，送至管状炉膛的恒温区。炉膛密封后抽真空，抽至2Pa~500Pa后，通惰性气体，然后再抽真空，如此反复三次，最后充入0.01MPa~lMPa的氩气，使样品在氩气保护下进行退火热处理，热处理温度为800°C ~1000°C，时间4到24小时。 所述机械球磨在氩气环境下进行，机械球磨时加入钛钒合金，将所得合金粉过200目筛和400目筛，取其中间的合金粉。加入钛钒合金后合金粉的容量和循环寿命得到明显改善，C200/Cmax(%)达到80 %以上，已基本能达到实际应用的标准。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点:一是具有较高的电化学容量；二是具有较长的循环寿命；三是活化性能好；四是电化学催化性能好；五是原材料价格合适。【具体实施方式】下面结合实施例作详细说明:本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1:设计合金成分为:La0.5Pr0.2Nd0.^0.2 (Ni0.81Co0.15A10.04) 3.5+2wt%Ti0.3V0.3Mo0.2Cr0.2,按比例配好原料后在氩气气氛保护的高频悬浮感应熔炼炉上熔炼，对铸锭进行热处理，条件是真空度IX 102Pa，然后充入0.5个大气压的氩气，在氩气保护下，升温至950°C下，保温6个小时，在氩气气氛中机械球磨，加入退火合金重量的2wt%TiQ.3VQ.3Moa2CrQ.2，把合金粉碎成200目筛和400目筛，即得到目标产物。实施例2:设计合金成分为:La0.5Pr0.2Nd0.^g。.2 (Ni0.81Co0.15A10.02Mn0.02) 3.5+2wt% Ti0.3V0.3Mo0.2Cr0.2，按比例配好原料后在氩气气氛保护的高频悬浮感应熔炼炉上熔炼，对铸锭进行热处理，条件是真空度IX 102Pa，然后充入0.5个大气压的氩气，在氩气保护下，升温至850°C下，保温10个小时，在氩气气氛中机械球磨，加入退火合金重量的2wt%TiQ.3Va3MoQ.2CrQ.2，把合金粉碎成200目筛和400目筛，即得到目标产物。实施例3:设计合金成分为:La0.5Pr0.2Nd0.1Mg0.2 (Ni0.83Co0.15A10.02)3.5 +2wt%Ti0.3V0.3Mo0.2Cr0.2,按比例配好原料后在氩气气氛保护的高频悬浮感应熔炼炉上熔炼，对铸锭进行热处理，条件是真空度IX 102Pa，然后充入0.5个大气压的氩气，在氩气保护下，升温至900°C下，保温6个小时，在氩气气氛中机械球磨，加入退火合金重量的2wt%TiQ.3VQ.3Moa2CrQ.2，把合金粉碎成200目筛和400目筛，即得到目标产物。【主权项】1.，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，设计超晶格RE-Mg-Ni系贮氢合金； 第二步，将上述第一步设计的合金放入惰性气体保护下高频悬浮熔炼炉的铜坩祸中熔炼，反复熔炼三次； 第三步，将第二步所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超晶格RE‑Mg‑Ni系贮氢合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，设计超晶格RE‑Mg‑Ni系贮氢合金；第二步，将上述第一步设计的合金放入惰性气体保护下高频悬浮熔炼炉的铜坩埚中熔炼，反复熔炼三次；第三步，将第二步所得的合金进行热处理，得到以A2B7为主相的合金；第四步，将第三步所得的合金在惰性气体保护下机械球磨，球磨时加入钛钒合金，得到最终的超晶格型贮氢合金。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，王丹，张春明，吴晓燕，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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