專利名稱：鎂基儲氫合金電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基于鎂合金的活性物質(zhì)材料制成的儲氫合金電極。
據(jù)文獻(xiàn)[1]介紹目前開發(fā)出的儲氫合金活性物質(zhì)材料有稀土系(LaNi5等)，鈦系(TiNi等)，鋯系(ZrMn2等)，鈣系(CaNi5等)和鎂系(Mg2Ni等)，其中研究最多并逐漸被應(yīng)用于堿蓄電池(主要是集中在便攜式設(shè)備電源用的圓筒密封電池)中的是稀土系和鈦系合金，其次是鋯系和鈣系合金，至于鎂系合金的研究報道幾乎絕無僅有。
然而，現(xiàn)今大型電器設(shè)備，尤其是電動車輛對堿蓄電池的性能提出了更高的要求，其中主要技術(shù)指標(biāo)之一是高的重量比能量。由于稀土系合金和鈦系合金元素本身重量大，從根本上限制了用它們?yōu)椴牧现瞥傻碾姌O組裝成的堿蓄電池的重量比能量值的提高，再加稀土系合金、鈦系合金和鋯系合金的價格昂貴，因此限制了它們在大型電器設(shè)備用的堿蓄電池中應(yīng)用的發(fā)展，而在這一方面應(yīng)用最理想的儲氫合金非鎂系合金莫屬了，但是由于氫在鎂基中相對穩(wěn)定，只能在高壓和高溫下才可能吸收和放出氫，目前開發(fā)的鎂基合金要在3～10個大氣壓的高壓下才能吸氫，300℃的高溫下才能放氫[2][3]，這樣的鎂基合金在常態(tài)下是無法應(yīng)用的。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種重量比能量值高的，具有良好催化活性的并且在常溫常壓下可充分地吸放氫的鎂基儲氫合金電極。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實現(xiàn)的用在化學(xué)組成為Mg2-xNi1-yAybx，其中A＝Sn、Sb、Bi，B＝Li、Na、K、Al、，0.1≤X≤1.5，0.1≤Y≤0.5，的鎂基合金粉末表面包覆一層厚度為微米級的Ni、Cr、P金屬化合物，和經(jīng)過活化處理使在鎂基合金基體與Ni、Cr、P金屬化合物之間形成另一種與前兩者有不同組成結(jié)構(gòu)的合金相的活性物質(zhì)材料制成鎂基儲氫合金電極。
本發(fā)明化學(xué)組成為Mg2-xNi1-yAyBx的鎂基合金粉末是以真空冶煉方法煉出，用振磨機磨成300～400目而制得的。
本發(fā)明的鎂基合金粉末上包覆的一層微米級厚度的Ni、Cr、P金屬化合物是以化學(xué)鍍的方式沉積在鎂基合金粉末表面上的。
本發(fā)明提出的活化處理方法是先用烴類有機物浸泡鎂基合金粉末，再進(jìn)行化學(xué)鍍沉積上Ni、Cr、P金屬化合物，最后放入真空爐中在60～100℃下處理10～20小時。
將經(jīng)過包覆和活化處理的鎂基合金粉末按一般的制作電極的工藝流程制成鎂基儲氫合金電極。
以本發(fā)明制得的經(jīng)過表面活化和包覆處理的鎂基儲氫合金電極由于改變了鎂基合金的吸氫結(jié)構(gòu)，使氫在鎂基合金中的穩(wěn)定性下降，因此在常溫常壓下就能很好地吸入氫，并具有良好的催化活性。用這種鎂基合金電極組裝的堿蓄電池有較高的重量比能量值和充放電容量，而且價格便宜，可以廣泛應(yīng)用于大型電器設(shè)備，特別是用在電動車輛上。
實施例在真空感應(yīng)爐中冶煉出化學(xué)組成為Mg1.8Ni0.8Sn0.2Al0.2的鎂基合金。將該合金用粉碎機粉碎后用振磨機磨成300～400目的粉末，然后放入烷基有機物中浸泡10分鐘，取出浸泡過的鎂基合金粉末，用化學(xué)鍍方法在其表面沉積一層微米級厚度的Ni、Cr、P金屬化合物。將包覆有Ni、Cr、P金屬化合物的鎂基合金粉末放進(jìn)真空爐中，在80℃下保溫處理12小時。取經(jīng)包覆和活化處理過的鎂基合金粉末1克，按一般工藝制成鎂基儲氫合金電極。以此鎂基儲氫合金電極為負(fù)極，氧化鎳為正極，用Hg/HgO為參比電極測出其電化學(xué)容量和重量比能量值。表1中列出了本鎂基合金電極與稀土系合金電極和鈦系合金電極的電化學(xué)容量和重量比能量值的對比數(shù)據(jù)表1.三種儲氫合金電極電化學(xué)容量和重量比能量值的對比數(shù)據(jù)儲氫合金 LaNi3.8Co0.5Mn0.4Al0.3TiNi Mg1.8Ni0.8Sn0.2Al0.2
參考文獻(xiàn)[1]松本功，新型儲氫合金蓄電池，國外稀土情報，1990，3[2]Seiler，S.;Schlapbach，L.;von Waldkich，Th.;J.Less-Common Met.1980，73，193[3]Nomura，K.;Akiba，E.;Int.J.Hydrogen Energy，1981，6，29權(quán)利要求
1.一種儲氫合金電極，由鎂系合金組成，其特征在于它的化學(xué)組成為Mg2-xNi1-yAyBx，其中A=Sn、Sb、Bi，B=Li、Na、K、Al，0.1≤X≤1.5，0.1≤Y≤0.5，在鎂基合金粉末的表面上包覆有一層微米級厚度的Ni、Cr、P金屬化合物，并且在鎂基合金基體與Ni、Cr、P金屬化合物之間存有另一種與前兩者有不同組成結(jié)構(gòu)的合金相。
2.一種制造權(quán)利要求1所述的儲氫合金電極的方法，其特征在于將在真空感應(yīng)爐中冶煉出后磨成300～400目的鎂基合金粉末的表面用化學(xué)鍍方法包覆一層微米級厚度的Ni、Cr、P金屬化合物，并進(jìn)行活化處理，使在鎂基合金基體與Ni、Cr、P金屬化合物之間形成另一種與前兩者有不同組成結(jié)構(gòu)的合金相，將包覆和活化處理過的鎂基合金粉末按一般工藝流程制成鎂基儲氫合金電極。
3.按照權(quán)利要求2所述的制造儲氫合金電極的方法，其特征在于所采用的活化處理方法是先將鎂基合金粉末放入烴類有機物中浸泡，然后取出用化學(xué)鍍方法包覆一層微米級厚度的Ni、Cr、P金屬化合物，再放進(jìn)真空爐中在60°～100℃下處理10～20小時。
4.按照權(quán)利要求3所述的活化處理方法，其特征在于所采用的烴類有機物是脂肪族烴及其衍生物，或芳香烴及其衍生物，或脂環(huán)族烴及其衍生物。
全文摘要
本發(fā)明屬于基于鎂合金的活性物質(zhì)材料制成的儲氫合金電極。該電極的鎂基合金材料經(jīng)過包覆和活化處理，在常溫和常壓下就有良好的吸放氫的能力，用它制成的電極組裝的堿蓄電池有高的重量比能量值和充放電容量，可以應(yīng)用于大型電器設(shè)備，尤其是用在電動車輛上。
文檔編號B22F1/02GK1064175SQ92100030
公開日1992年9月2日 申請日期1992年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月8日
發(fā)明者張允什, 宋德瑛, 陳有孝, 陳軍, 汪根時, 袁華堂, 周作祥, 曹學(xué)軍, 臧弢石, 張大昕 申請人:南開大學(xué)