一种低钴无镨钕AB5型储氢合金及其低自放电镍氢电池制造技术

本发明专利技术涉及一种低钴无镨钕AB5型储氢合金及其低自放电镍氢电池。通式为：La

【技术实现步骤摘要】
一种低钴无镨钕AB5型储氢合金及其低自放电镍氢电池


[0001]本专利技术涉及储氢合金及其电池，尤其是一种低钴无镨钕AB5型储氢合金及其低自放电镍氢电池。

技术介绍

[0002]镍氢二次电池在民用零售、个人护理以及小型家电等领域被广泛使用。不同应用领域对镍氢二次电池的性能要求也不尽相同，例如民用零售领域要求镍氢二次电池具有较长的使用寿命，较高的荷电保持性能；个人护理及小型家电领域则要求镍氢电池具有较高的倍率放电性能，对于镍氢二次电池而言，负极使用的活性物质储氢合金对上述性能起到关键决定性作用。目前镍氢二次电池负极所使用的储氢合金为满足上述性能要求，大多采用含钴金属元素较多的设计（一般占合金总质量的6%左右或以上）来满足较长的使用寿命。储氢合金作为镍基合金，通常镍金属元素占合金总质量的50%以上，但随着近年镍、钴金属价格的不断飙升导致合金价格持续上涨，而镍氢二次电池其负极储氢合金又占电池材料总成本的30%以上。基于此，为提高镍氢二次电池在上述领域中的竞争力，需要开发出低成本、高性能的新型储氢合金。
[0003]钴金属元素能够有效加强合金晶体结构强度，减缓合金在镍氢电池循环过程中由自身结构膨胀导致的粉化腐蚀，进而提高合金循环寿命，但上述作用却也阻碍了电池在充放电时氢质子在合金晶体结构中的迁移，导致其倍率放电性能变差。与此同时，储氢合金在镍氢电池强碱电解质环境下，合金中的钴元素易溶出，透过隔膜在正负极间形成“钴桥”，导致电池内部自放电，从而降低荷电保持能力。而储氢合金中的镍金属元素则起到催化作用，影响镍氢电池充电时负极合金吸氢速率，影响电池倍率性能。本专利技术通过调控合金元素组成以及制备工艺，开发出一系列储氢合金，制作的成品镍氢电池既满足低成本又兼顾合金循环寿命、高荷电保持率及高倍率性能的一系列储氢合金及使用该系列储氢合金的低自放电镍氢电池。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一是提供一种低钴无镨钕AB5型储氢合金。
[0005]我们设计新型合金的思路为：1、调整合金元素配比，降低钴金属元素含量；2、采用与镍金属元素性质接近的铁金属元素替代合金中的部分镍金属元素。降低钴金属元素可有效提高合金倍率放电性能、降低电池自放电。在储氢合金中用铁金属元素替代部分镍金属元素后，铁金属元素会形成第二相弥散在合金相结构中，起到减缓合金在镍氢电池反复充放电时的粉化的作用，进而弥补了降低钴元素造成的循环寿命降低的问题；3、通过过化学计量比的成分配比，提高了合金的平台压，铁替代部分镍降低平台压，起到了平衡作用，使合金的动力学性能和荷电保持能力两种性能得到了平衡。4、添加Y或和Zr替代部分钴，降低钴含量，有效提高合金的循环寿命同时可有效降低合金成本。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术采用过化学计量比，采用速凝工艺制备合金，然后进行热处理，热处理保温
结束后快速冷却，有利于提高合金材料的循环寿命和倍率放电性能。具体的，本专利技术所述低钴无镨钕AB5型储氢合金，通式为：La
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
Ce
x
Y
y
Zr
z
Ni
a
Co
b
Mn
c
Al
d
Fe
e
，0.08≤x≤0.15、0≤y≤0.03、0≤z≤0.02、4.28≤a≤4.5、0.07≤b≤0.19、0.28≤c≤0.44、0.2≤d≤0.33、0.07≤e≤0.23、5.14≤a+b+c+d+e≤5.45，根据通式可以知道。
[0006]1）合金的B侧元素中5.14≤a+b+c+d+e≤5.45，由La、Ce、Y、Zr四者组成的A侧合计为1，同时可以看出其为过化学计量比配比。
[0007]2）材料中的Co质量含量为1%~2.5%，属于低钴材料。
[0008]3）材料中的Ni质量含量为57.08%~59.66%，铁质量含量为0.9%~2.97%，用铁替代了镍，降低了镍含量，进而降低成本。
[0009]4）材料中不含高价格的镨和钕等贵金属，因此合金成本受控。
[0010]具体方案如下：一种低钴无镨钕AB5型储氢合金，通式为：La
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
Ce
x
Y
y
Zr
z
Ni
a
Co
b
Mn
c
Al
d
Fe
e
，式中x、y、z、a、b、c、d、e表示摩尔比，其数值范围为：0.08≤x≤0.15、0≤y≤0.03、0≤z≤0.02、4.28≤a≤4.5、0.07≤b≤0.19、0.28≤c≤0.44、0.2≤d≤0.33、0.07≤e≤0.23、5.14≤a+b+c+d+e≤5.45。
[0011]进一步的，0.84≤1
‑
x
‑
y
‑
z≤0.9。
[0012]进一步的，所述低钴无镨钕AB5型储氢合金的通式为：La
0.84
Ce
0.15
Y
0.01
Ni
4.29
Co
0.13
Mn
0.31
Al
0.3
Fe
0.12
、La
0.88
Ce
0.1
Zr
0.01
Y
0.01
Ni
4.45
Co
0.09
Mn
0.39
Al
0.28
Fe
0.07
、La
0.9
Ce
0.08
Zr
0.02
Ni
4.41
Co
0.07
Mn
0.39
Al
0.27
Fe
0.07
、La
0.9
Ce
0.08
Y
0.01
Ni
4.5
Co
0.12
Mn
0.41
Al
0.31
Fe
0.11
、La
0.89
Ce
0.09
Y
0.02
Ni
4.43
Co
0.14
Mn
0.44
Al
0.24
Fe
0.11
、La
0.85
Ce
0.13
Y
0.02
Ni
4.34
Co
0.13
Mn
0.28
Al
0.33
Fe
0.11
、La
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低钴无镨钕AB5型储氢合金，其特征在于：La
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
Ce
x
Y
y
Zr
z
Ni
a
Co
b
Mn
c
Al
d
Fe
e
，0.08≤x≤0.15、0≤y≤0.03、0≤z≤0.02、4.28≤a≤4.5、0.07≤b≤0.19、0.28≤c≤0.44、0.2≤d≤0.33、0.07≤e≤0.23、5.14≤a+b+c+d+e≤5.45。2.根据权利要求1所述的低钴无镨钕AB5型储氢合金，其特征在于：0.84≤1
‑ꢀ
x
‑
y
‑
z≤0.9。3.根据权利要求1所述低钴无镨钕AB5型储氢合金，其特征在于：所述无镨钕AB5型储氢合金的通式为：La
0.84
Ce
0.15
Y
0.01
Ni
4.29
Co
0.13
Mn
0.31
Al
0.3
Fe
0.12
、La
0.88
Ce
0.1
Zr
0.01
Y
0.01
Ni
4.45
Co
0.09
Mn
0.39
Al
0.28
Fe
0.07
、La
0.9
Ce
0.08
Zr
0.02
Ni
4.41
Co
0.07
Mn
0.39
Al
0.27
Fe
0.07
、La
0.9
Ce
0.08
Y
0.01
Ni
4.5

【专利技术属性】
技术研发人员：王永光，赵磊，罗统钊，蒋振峰，蔡小娟，张华，张海波，杨帆，龚泳鑫，郭丽萍，
申请(专利权)人：深圳市豪鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：