專(zhuān)利名稱(chēng)：改善貯氫合金Ml(NiCoMnAlCu)_5.05電化學(xué)性能的微波退火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于貯氫材料、微波技術(shù)和金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是提供了一種
利用具有高效加熱特性的微波改善AB5型貯氫合金電化學(xué)性能的微波退火方法。
背景技術(shù)：
稀土 AB5型貯氫合金因其易于活化、吸放氫平臺(tái)壓低及良好的綜合電化學(xué)性能 受到廣泛關(guān)注。盡管AB5型貯氫合金已在很多國(guó)家大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，但是降低合金 成本，提高其電化學(xué)性能一直為大家所追求。研究者曾通過(guò)采用元素取代法、快速凝 固、快淬、表面處理、退火熱處理、氣相沉積、球磨等方法改善了合金的活化性能、 電化學(xué)容量及循環(huán)壽命。在眾多改善貯氫合金性能的方法中，熱處理是一種比較常用 的方法。它可以使合金成分更均勻，降低晶格應(yīng)力，提高貯氫電極合金的活化性能和 高倍率放電性能，以及延長(zhǎng)其充放電循環(huán)壽命。但目前采用的ABs型貯氫合金退火 處理幾乎都是傳統(tǒng)的加熱方法，工藝較多，差別較大，大多存在退火溫度高和保溫時(shí) 間長(zhǎng)等問(wèn)題，Lin等(J. Alloys Compd. 358 (2003) 281 - 287MfLmNi3.65Al0.34Mn0.27Co074 進(jìn)行了退火，所采用的退火溫度是95(TC，保溫時(shí)間12h。這種退火工藝大大增加了 貯氫合金的成本。另一方面，微波也具有高效加熱特性，不同的是微波輻射具有快速、 簡(jiǎn)單、均勻和高效等優(yōu)點(diǎn)，微波加熱是一種內(nèi)部整體加熱，能在很短時(shí)間內(nèi)使受熱體 系均勻地被加熱。因此如果能利用微波加熱替代傳統(tǒng)加熱方法對(duì)貯氫合金進(jìn)行退火， 則可以在改善貯氫合金性能的同時(shí)，簡(jiǎn)化退火工藝，降低能耗，節(jié)省產(chǎn)品成本。
微波并不是適用于任何物質(zhì)的加熱，對(duì)于塊體金屬材料，尤其困難。Roy等人 (Nature 399 (1999) 668 -670)將塊體金屬粉碎成納米級(jí)小顆粒，并壓制成片后，成 功地利用微波對(duì)其進(jìn)行加熱。對(duì)于粉末狀的貯氫合金，同樣可以利用此方法，實(shí)現(xiàn)微 波加熱對(duì)其進(jìn)行退火處理，關(guān)鍵問(wèn)題是采用何種貯氫合金預(yù)處理方法，以及何種微波 退火工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改善貯氫合金Ml(NiCoMnAlCu)5.。5電化學(xué)性能的微波 退火方法，以獲取電化學(xué)性能優(yōu)良的實(shí)用貯氫電極合金材料。 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種改善貯氫合金Ml(NiCoMnAlCu)5.Q5電化學(xué)性能的微波退火方法，其特征在
于具體步驟如下
1) 將Ml(NiCoMnAlCu)5.o5貯氫合金粉末過(guò)篩，取300 400目的粉末在壓片機(jī)上壓 成貯氫合金片，壓力為10 20MPa，保壓時(shí)間為4 10min;
2) 將壓好的貯氫合金片放入微波爐中，并在貯氫合金片周?chē)胖脭?shù)片輔熱材料，在 氬氣的保護(hù)或者真空條件下，于300 500。C退火6 14min，隨爐冷卻至室溫。
所述的貯氫合金片為小圓片，小圓片直徑為10mm，厚度為5mm。所述的輔熱材 料為SiC、 MoC、 SiCb—種或幾種。
與傳統(tǒng)退火方法相比，微波退火工藝特點(diǎn)是退火時(shí)間短，溫度低，能耗小，能 夠大大降低產(chǎn)品的成本。采用該法處理的貯氫合金具有更細(xì)小的顆粒尺寸，電化學(xué)實(shí)
驗(yàn)結(jié)果表明合金的綜合電化學(xué)性能有所提高，尤其是活化次數(shù)大大減少和充放電循
環(huán)壽命明顯延長(zhǎng)。


圖1是按照實(shí)施例3制備及處理過(guò)的貯氫合金的SEM圖。 圖2是未經(jīng)退火處理的貯氫合金的SEM圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的方法并不僅限于實(shí)施例。 實(shí)施例l
稱(chēng)取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.os貯氫合金粉在壓片機(jī)上采用10MPa 壓力制片，保壓時(shí)間為10min，貯氫合金片為小圓片，小圓片直徑為10mm，厚度為 5mm。將壓成的貯氫合金片置于微波爐膛中，周?chē)胖脦灼琈oC作為輔熱材料。微 波退火過(guò)程中，在氬氣的保護(hù)下，退火溫度為300'C，保溫14min，退火后隨爐冷卻 至室溫，再將所得貯氫合金進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明合金的活化次數(shù)由15次(鑄 態(tài))次降為2次(微波熱處理后)，最大放電容量為291.1mAh/g， 200次電化學(xué)循環(huán) 后的容量衰減率僅為0.153。 實(shí)施例2
稱(chēng)取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.05貯氫合金粉在壓片機(jī)上采用15MPa 的壓力制片，保壓時(shí)間為7min。將壓成的貯氫合金片置于微波爐膛中，周?chē)胖脦?片SiC作為輔熱材料。微波退火過(guò)程中，在氬氣的保護(hù)下，退火溫度為35(TC，保溫
12min，退火后隨爐冷卻，再將所得貯氫合金進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明合金的活 化次數(shù)由15次(鑄態(tài))次降為4次(微波熱處理后)，最大放電容量為298.4mAh/g， 200次電化學(xué)循環(huán)后的容量衰減率僅為0.154。 實(shí)施例3
稱(chēng)取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.Q5貯氫合金粉在壓片機(jī)上采用15MPa 的壓力制片，保壓時(shí)間為4min。將壓成的貯氫合金片置于微波爐膛中，周?chē)胖脦?片SiC作為輔熱材料。微波退火過(guò)程中，在氬氣的保護(hù)下，退火溫度為40(TC，保溫 10min，退火后隨爐冷卻，再將所得貯氫合金進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明合金的活 化次數(shù)由15次(鑄態(tài))降為5次(微波熱處理后)，最大放電容量為305.5mAh/g， 200次電化學(xué)循環(huán)后的容量衰減率僅為0.145。 實(shí)施例4
稱(chēng)取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5G5貯氫合金粉在壓片機(jī)上采用10MPa 的壓力制片，保壓時(shí)間為4min。將壓成的貯氫合金片置于微波爐膛中，周?chē)胖脦?片SiC作為輔熱材料。微波退火過(guò)程中，在真空條件下，退火溫度為40(TC，保溫6min， 退火后隨爐冷卻，再將所得貯氫合金進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明合金的活化次數(shù)由 15次(鑄態(tài))降為4次(微波熱處理后)，最大放電容量為295.9mAh/g， 200次電化 學(xué)循環(huán)后的容量衰減率僅為0.056。 實(shí)施例5
稱(chēng)取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.o5貯氫合金粉在壓片機(jī)上采用20MPa 的壓力制片，保壓時(shí)間為4min。將壓好片的貯氫合金片置于微波爐膛中，周?chē)胖?一些Si02作為輔熱材料。微波退火過(guò)程中，在氬氣的保護(hù)下，退火溫度為450'C，保 溫14min，退火后隨爐冷卻，再將所得貯氫合金進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明合金的 活化次數(shù)由15次(鑄態(tài))降為2次(微波熱處理后)，最大放電容量為286.7mAh/g， 200次電化學(xué)循環(huán)后的容量衰減率僅為0.147。 實(shí)施例6
稱(chēng)取300 400目3.0g Ml(NiCoMnAlCu)5.os貯氫合金粉在壓片機(jī)上采用20MPa 的壓力制片，保壓時(shí)間為4min。將壓好片的貯氫合金片置于微波爐膛中，周?chē)胖?幾片MoC作為輔熱材料。微波退火過(guò)程中，在氬氣的保護(hù)下，退火溫度為500'C， 保溫6min，退火后隨爐冷卻，再將所得貯氫合金進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明合金
的活化次數(shù)由15次(鑄態(tài))降為2次(微波熱處理后)，最大放電容量為293.6mAh/g， 200次電化學(xué)循環(huán)后的容量衰減率僅為0.141。
權(quán)利要求
1.一種改善貯氫合金Ml(NiCoMnAlCu)5.05電化學(xué)性能的微波退火方法，其特征在于 具體步驟如下1)將Ml(NiCoMnAlCu)5.05貯氫合金粉末過(guò)篩，取300～400目的粉末在壓片機(jī)上壓 成貯氫合金片，壓力為10～20MPa，保壓時(shí)間為4～10min2)將壓好的貯氫合金片放入微波爐中，并在貯氫合金片周?chē)胖脭?shù)片輔熱材料，在 氬氣的保護(hù)或者真空條件下，于300～500℃退火6～14min，隨爐冷卻至室溫。
2. 如權(quán)利要求1所述的微波退火方法，其特征在于所述的貯氫合金片為小圓片，小 圓片直徑為10mm，厚度為5mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的微波退火方法，其特征在于所述的輔熱材料為SiC、 MoC、Si02—種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改善貯氫合金Ml(NiCoMnAlCu)_5.05電化學(xué)性能的微波退火方法，屬于貯氫材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法的工藝過(guò)程如下取300～400目的貯氫合金Ml(NiCoMnAlCu)_5.05粉末在壓片機(jī)上壓成合金片，壓力為10～20MPa，再放入微波爐中，并在貯氫合金片周?chē)胖脭?shù)片輔熱材料，在氬氣的保護(hù)或者真空條件下于300～500℃退火6～14min，隨爐冷卻至室溫。本發(fā)明的微波退火工藝特點(diǎn)是退火溫度低，時(shí)間短，能耗小，能夠大大降低產(chǎn)品的成本。本發(fā)明處理的貯氫合金具有更細(xì)小的顆粒尺寸，合金的綜合電化學(xué)性能有所提高，尤其是活化次數(shù)大大減少和充放電循環(huán)壽命明顯延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C22F1/00GK101363105SQ20081020032
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者楊 劉, 周?chē)?guó)治, 杰 孟, 強(qiáng) 李, 謙 李, 林根文 申請(qǐng)人:上海大學(xué)