AB5型储氢合金及其制备方法技术

本申请涉及一种

【技术实现步骤摘要】
AB5型储氢合金及其制备方法、镍氢合金电极及镍氢电池


[0001]本申请涉及镍氢电池
，尤其涉及一种
AB5型储氢合金及其制备方法
、
镍氢合金电极及镍氢电池
。

技术介绍

[0002]镍氢电池是以镍氢化物为正极材料，以储氢合金为负极材料，通过正极和负极之间的化学反应释放电能的高性能电池
。
因其具有高能量密度
、
使用寿命长
、
环保性能佳等优点，越来越广泛应用于消费电子产品
、
电动汽车等领域
。
[0003]目前常规的镍氢电池使用温度一般在
0℃
～
50℃
之间
。
低于
0℃
时，镍氢电池的放电效率逐渐降低；当温度只有
‑
40℃
时，镍氢电池的放电效率低于
50
％；当温度高于
50℃
时，镍氢电池的充电效率低
、
自放电率高
、
循环寿命短
。
车载及户外应用电源领域的电池需至少满足
‑
40℃
～
85℃
温度下存储
、
‑
40℃
～
85℃
温度下工作的条件，同时需有极强的安全性和长达5～
10
年的使用寿命，但目前常规的镍氢电池难以同时满足上述需求
。
[0004]因此亟需设计一款在特殊温度环境下放电性能和循环寿命好的镍氢电池
。

技术实现思路

[0005]为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种
AB5型储氢合金及其制备方法
、
镍氢合金电极及镍氢电池，在低温下的反应动力学和热力学性能好，循环寿命长，既能满足宽温环境应用又兼顾储氢合金循环寿命
、
储氢合金价格等要求
。
[0006]本申请第一方面提供一种
AB5型储氢合金，其
A
位点含有
La、Ce、Sm、Zr、Y
元素，
B
位点含有
Ni、Co、Mn、Al、Cu
元素，且所述储氢合金的表面具有针状
Y(OH)3包覆层，所述储氢合金的化学计量比
B/A
不低于
5.35
且不高于
5.55。
[0007]在本申请的一些实施方式中，所述储氢合金具有富镍层；优选地，所述富镍层位于所述储氢合金表面以下，且所述富镍层与所述
Y(OH)3包覆层间隔设置
。
[0008]在本申请的一些实施方式中，所述储氢合金的比表面积
≥3m2/g
，磁化率
≥1.5emu/g。
[0009]在本申请的一些实施方式中，所述储氢合金的通式为：
La
a
Ce
b
Sm
c
Zr
d
Y
(1
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d)
Ni
x
Co
y
Mn
z
Al
u
Cu
v
；
0.22≤a≤0.54、0.27≤b≤0.42、0.10≤c≤0.17、0.01≤d≤0.02、4.76≤x≤4.94、0.06≤y≤0.13、0.15≤z≤0.20、0.15≤u≤0.30、0.05≤v≤0.15
，
3.35≤x+y+z+u+v≤5.55。
[0010]在本申请的一些实施方式中，所述储氢合金中，1‑
a
‑
b
‑
c
‑
d≥0.08
；优选为
0.08≤1
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d≤0.15。
[0011]本申请第二方面提供一种如本申请第一方面所述
AB5型储氢合金的制备方法，包括：
[0012]S1、
根据所述通式中的各元素的化学计量数，获取目标原料；
[0013]S2、
在保护气氛环境下对所述原料进行加热熔炼，形成熔融液体后采用速凝工艺
处理制备储氢合金片；
[0014]S3、
将储氢合金片进行真空热处理，冷却后破碎成合金粉末；
[0015]S4、
对合金粉末进行表面处理，清洗
、
烘干，制得
AB5型储氢合金粉末
。
[0016]在本申请的一些实施方式中，所述步骤
S4
采用碱性溶液对所述合金粉末进行加热搅拌处理；优选地，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液
、
氢氧化钾溶液或氢氧化锂溶液中的至少一种；所述碱性溶液的浓度为
0.1mol/L
～
12mol/L
；优选为
1mol/L
～
10mol/L
；所述步骤
S4
的加热温度为
30℃
～
80℃
；优选为
50℃
～
70℃
；所述步骤
S4
的搅拌时间为
5min
～
120min
；优选为
10min
～
60min。
[0017]在本申请的一些实施方式中，所述合金粉末的粒径
≤40
μ
m。
[0018]本申请第三方面提供一种镍氢合金电极，包括本申请第一方面所述的
AB5型储氢合金或由本申请第二方面所述的
AB5型储氢合金的制备方法制得的
AB5型储氢合金
。
[0019]本申请第四方面提供一种镍氢电池，包括本申请第三方面所述的镍氢合金电极
。
[0020]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过对
AB5型储氢合金中储氢合金元素组成进行调控，储氢合金中各元素协同，能够有效提高
AB5型储氢合金吸放氢过程的动力学性能和热力学性能，加快储氢合金在低温条件下的吸放氢速率，而且储氢合金在吸放氢过程中粉化倾向减小，能够延长储氢合金的循环寿命
。
[0021]进一步地，通过储氢合金表面形成的针状
Y(OH)3包覆层可以进一步提高储氢合金的比表面积，从而提高储氢合金在吸放氢过程中的动力学性能和热力学性能，从而提高储氢合金的低温性能；同时储氢合金中计量比为
5.35
‑
5.55
，采用过化学计量比设计使得储氢合金可形成弥散第二相，与其表面的针状
Y(OH)3包覆层协同，对储氢合金吸放氢过程起到催化作用，进一步提高储氢合金在低温下的吸放氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
AB5型储氢合金，其特征在于，所述储氢合金的
A
位点含有
La、Ce、Sm、Zr、Y
元素，
B
位点含有
Ni、Co、Mn、Al、Cu
元素，且所述储氢合金的表面具有针状
Y(OH)3包覆层，所述储氢合金的化学计量比
B/A
不低于
5.35
且不高于
5.55。2.
根据权利要求1所述的
AB5型储氢合金，其特征在于：所述储氢合金具有富镍层；优选地，所述富镍层位于所述储氢合金表面以下，且所述富镍层与所述
Y(OH)3包覆层间隔设置
。3.
根据权利要求2所述的
AB5型储氢合金，其特征在于：所述储氢合金的比表面积
≥3m2/g
，磁化率
≥1.5emu/g。4.
根据权利要求1至3任意一项所述的
AB5型储氢合金，其特征在于，所述储氢合金的通式为：
La
a
Ce
b
Sm
c
Zr
d
Y
(1
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d)
Ni
x
Co
y
Mn
z
Al
u
Cu
v
；
0.22≤a≤0.54、0.27≤b≤0.42、0.10≤c≤0.17、0.01≤d≤0.02、4.76≤x≤4.94、0.06≤y≤0.13、0.15≤z≤0.20、0.15≤u≤0.30、0.05≤v≤0.15
，
3.35≤x+y+z+u+v≤5.55。5.
根据权利要求4所述的
AB5型储氢合金，其特征在于，所述储氢合金中，1‑
a
‑
b
‑
c
‑
d≥0.08
；优选为
0.08≤1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，王永光，蔡小娟，郭丽萍，杨帆，李曜华，罗统钊，孟庆铭，
申请(专利权)人：内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司，
类型：发明
国别省市：