Ti基AB 型Laves相贮氢电极合金的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种Ｔｉ基ＡＢ＃－［２］型Ｌａｖｅｓ相贮氢电极合金的热处理方法。其步骤为：首先将Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ置于真空磁悬浮熔炼炉内熔炼，然后将铸态贮氢电极合金封入真空石英玻璃管并放入退火炉中退火，最后进行淬火处理。采用本发明专利技术的热处理方法处理过的钛基贮氢电极合金，合金电极的放电容量得到了极大的提高，而循环稳定性却没有受到什么影响，同时，合金电极的活化性能亦得到了改善，从而改善了钛基贮氢电极合金的综合电化学性能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二次电池，尤其是涉及一种镍-金属氢化物(Ni-MH)二次电池负极材料用Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金的热处理方法。近年来，由于镍-金属氢化物(Ni-MH)二次电池，相对于Ni-Cd二次电池来讲，具有容量高、循环寿命长、无记忆效应、抗过充、过放能力强和无环境污染等优点而成为国内外众多学者研究的热点。镍-金属氢化物二次电池的正极一般采用镍电极，而负极材料则选自贮氢合金。从理论上来讲，能够用做Ni-MH二次电池负极材料的贮氢合金包括稀土基AB5型合金、钛基AB2型合金、锆基AB2型合金、镁基合金和钒基固溶体合金。其中，人们对稀土基AB5型合金的研究最为成熟，它具有易活化、大电流充放电能力强、循环寿命长等良好的综合电化学性能，而且已经实现产业化。但是，稀土基AB5型贮氢合金的容量有限，并且随着对该贮氢合金的研究日趋成熟，其容量亦逐渐接近其理论电化学容量，越来越难以满足人们对高能量密度电池的需求。在高容量贮氢合金的研究中，锆基AB2型合金由于具有容量高、循环寿命长而引起了人们的注意，但是该合金的初期活化相当困难，并且大电流放电能力不够理想而难以实用化。镁基合金和钒基固溶体合金的初始电化学放电容量相当高，但是由于它们在电解液中的循环衰退过快而导致容量迅速下降，目前还没有很好的解决办法，因此短期之内也无法实现实用化。钛基AB2型贮氢合金具有较高的电化学放电容量。美国专利US5922146披露钛基AB2型贮氢合金电极的电化学放电容量可达400mAh/g以上，大大超越了稀土基AB5型贮氢合金电极的放电容量。并且钛基AB2型贮氢合金电极在电解液中具有良好的循环稳定性、良好的高倍率特性和活化能力以及价格便宜等优点而显示出了强大的应用前景。但是，从目前的研究成果来看，钛基AB2型贮氢合金电极的循环稳定性还不能达到产业化的要求，为此，我们在B侧添加更多的Cr元素。研究发现，电极的循环稳定性得到了明显的改善，但是却伴随着电极放电容量的下降。通常，贮氢合金电极的放电容量与循环稳定性是一对矛盾，循环稳定性变好的同时往往会伴随着放电容量的下降，而放电容量的提升往往会以循环稳定性的下降为代价。本专利技术的目的就在于提出一种有效的处理办法，即在不影响电极循环稳定性的前提之下提高电极的放电容量，为改善贮氢合金电极的综合电化学性能提供有用参考依据的Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金的热处理方法。为了达到上述目的，本专利技术采取下列措施Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金的热处理方法包括下列步骤1)Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金中的A侧元素Ti、Zr和B侧元素V、Mn、Cr、Ni置于真空磁悬浮熔炼炉内熔炼；2)将熔炼好的铸态贮氢电极合金放在石英玻璃管中抽真空至10-5—10-6托，然后将石英玻璃管口封上；3)在退火炉中将装有贮氢电极合金的真空石英玻璃管加热到700-1200℃并保温1-48小时；4)将贮氢电极合金在快速淬火介质水或油中进行淬火处理。采用本专利技术的热处理方法处理过的钛基贮氢电极合金，尤其是1000℃×5h热处理后，合金电极的放电容量得到了极大的提高，而循环稳定性却没有受到什么影响，同时，合金电极的活化性能亦得到了改善，从而改善了钛基贮氢电极合金的综合电化学性能。同时还可以发现，在不考虑循环稳定性的情况下，钛基贮氢电极合金经1100℃×8h热处理后，合金电极的放电容量和活化性能进一步得到了改善。本专利技术的钛基贮氢电极合金的热处理方法将为改善其它贮氢电极合金(包括稀土基AB5型合金、锆基AB2型合金、镁基合金和钒基固溶体合金)的综合电化学性能提供有用的参考依据。下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。附图说明图1是按照实施例1处理过的合金电极及未经处理过的铸态合金电极的放电容量与循环次数之间的关系曲线；图2是按照实施例2处理过的合金电极及未经处理过的铸态合金电极的放电容量与循环次数之间的关系曲线。Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金的热处理方法中的退火炉的加热温度为1000-1100℃，保温时间为5h-8h。从图1可以看出，合金X在铸态条件下的最高电化学容量仅有289mAh/g，而进行1000℃×5h热处理后，其最高电化学容量变为380mAh/g，提高了91mAh/g，并且经过103个循环后，其容量仍然高于铸态合金的放电容量。当进行1100℃×8h热处理后，合金X的最高电化学容量提升至408mAh/g，比铸态合金高了119mAh/g，但是循环稳定性变差了。同时，还可以从图1中看出，通过热处理后，合金X的活化性能得到了改善铸态条件下合金需要7次循环才能达到最大放电容量，进行1000℃×5h热处理后需要6次循环，而进行1100℃×8h热处理后仅需要2次循环。从图2可以看出，铸态合金Y的最高电化学容量为360mAh/g，而进行1000℃×5h热处理后，其最高电化学容量变为400mAh/g，提高了40mAh/g，并且热处理并没有降低合金电极的循环稳定性。同时还可以看出，合金电极的活化性能得到了改善，即由铸态条件下的8次循环变成了热处理后的4次循环，缩短了4个循环周期。权利要求1.一种Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金的热处理方法，其特征在于，它包括下列步骤1)Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金中的A侧元素Ti、Zr和B侧元素V、Mn、Cr、Ni置于真空磁悬浮熔炼炉内熔炼；2)将熔炼好的铸态贮氢电极合金放在石英玻璃管中抽真空至10-5—10-6托，然后将石英玻璃管口封上；3)在退火炉中将装有贮氢电极合金的真空石英玻璃管加热到700-1200℃并保温1-48小时；4)将贮氢电极合金在快速淬火介质水或油中进行淬火处理。2.根据权利要求1所述的一种Ti基AB2型Laves相贮氢电极合金的热处理方法，其特征在于，所说的退火炉的加热温度为1000-1100℃，保温时间为5h-8h。全文摘要本专利技术公开了一种Ti基AB文档编号H01M4/38GK1385910SQ0111776公开日2002年12月18日 申请日期2001年5月11日 优先权日2001年5月11日专利技术者潘洪革, 朱云峰, 高明霞, 雷永泉, 王启东 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｔｉ基ＡＢ↓［２］型Ｌａｖｅｓ相贮氢电极合金的热处理方法，其特征在于，它包括下列步骤： １）Ｔｉ基ＡＢ↓［２］型Ｌａｖｅｓ相贮氢电极合金中的Ａ侧元素Ｔｉ、Ｚｒ和Ｂ侧元素Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ置于真空磁悬浮熔炼炉内熔炼； ２）将熔炼好的铸态贮氢电极合金放在石英玻璃管中抽真空至１０↑［－５］－１０↑［－６］托，然后将石英玻璃管口封上； ３）在退火炉中将装有贮氢电极合金的真空石英玻璃管加热到７００－１２００℃并保温１－４８小时； ４）将贮氢电极合金在快速淬火介质水或油中进行淬火处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘洪革，朱云峰，高明霞，雷永泉，王启东，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]