專利名稱：一種新型貯氫合金及其快速凝固制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬氫化物二次電池，尤其涉及一種新型貯氫合金及其快速凝固制備方法。
背景技術(shù)：
1984年荷蘭Philips公司實(shí)驗(yàn)室的Willems在提高AB5型儲氫合金充放電循環(huán)穩(wěn)定性的問題上取得的重大突破使得以AB5型儲氫合金為負(fù)極材料的鎳金屬氫化物(Ni/MH)二次電池逐步取代鎳/鎘電池而進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。貯氫電極合金作為Ni/MH電池的關(guān)鍵主干材料，各國研究工作者做了大量的工作來提高其綜合電化學(xué)性能。目前，在所研究的貯氫電極合金系列中，稀土基AB5型合金由于具有較好的綜合性能現(xiàn)已在我國、日本及美國實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，但其受單一的CaCu5型結(jié)構(gòu)的限制電化學(xué)容量有限(280-320mAh/g)。在高容量儲氫電極合金的研究方面，Ti基或Zr基AB2型Laves相合金由于具有容量高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)曾一度引起人們的廣泛注意，但是該合金的初期活化相當(dāng)困難、高倍率放電性能比較差，同時(shí)還存在著合金的原材料價(jià)格相對偏高等諸多問題而難以實(shí)用化。鎂基合金和釩基固溶體合金的初始電化學(xué)放電容量相當(dāng)高，但是由于它們在電解液中的循環(huán)衰退過快而導(dǎo)致容量迅速下降，目前還沒有很好的解決辦法，短期之內(nèi)也無法實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，這就促使人們?nèi)パ芯亢烷_發(fā)具有更高能量密度、活化能力更好以及更低價(jià)格的新一代儲氫合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型貯氫合金及其快速凝固制備方法。
它的成分為A1-yBy(C+Ni)x，其中0.01≤y≤0.8；2.0≤x≤4.5；A為La、富La混合稀土Ml、Ce、富Ce混合稀土Mm、Pr、Nd中的一種或兩種或兩種以上成分，B為Mg、Ca、Be、Sr、Ba中的一種或兩種或兩種以上成分，C為Mn、Fe、Mo、Co、Al、Si、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Zr、Nb、W、Hf、Ta、B、P、Sn中的一種或兩種或兩種以上成分。
新型貯氫電極合金的快速凝固制備方法包括下列步驟1)新型貯氫合金置于真空磁懸浮熔煉爐或電弧爐熔煉；2)熔煉好的合金直接在103-107K/s的冷卻速率下快速凝固；或者將鑄態(tài)貯氫電極合金放在單輥快淬爐或雙輥快淬爐或霧化爐中重熔，然后重熔的新型貯氫合金在103-107K/s的冷卻速率下快速凝固。
采用本發(fā)明的快速凝固制備方法得到的新型貯氫合金，合金電極的放電容量得到提高，同時(shí)，合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯的改善，從而改善了ABx貯氫合金的綜合電化學(xué)性能。本發(fā)明的A1-yBy(C+Ni)x貯氫合金的快速凝固方法將為制備其它貯氫電極合金提供重要依據(jù)。


圖1是按照實(shí)施例快速凝固得到的合金電極及常規(guī)熔煉得到的鑄態(tài)合金電極的放電容量與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系曲線；圖2是按照比較實(shí)例2中所述商業(yè)化AB5貯氫合金電極和實(shí)施例中所述快速凝固制備新型稀土系A(chǔ)1-yBy(C+Ni)x貯氫合金電極放電容量與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
新型A1-yBy(C+Ni)x貯氫合金快速凝固所采用的快淬爐為單輥快淬爐或雙輥快淬爐或霧化爐，冷卻速率為1.5×106K/s。
從圖1可以看出，常規(guī)熔煉得到的鑄態(tài)合金X在的最高電化學(xué)容量僅有365mAh/g，而采用快速凝固法得到的合金，其最高電化學(xué)容量變?yōu)?83mAh/g，提高了18mAh/g，并且經(jīng)過200個(gè)循環(huán)后，放電保持率為92％。
從圖2可以看出，在同樣的充放電條件下，采用快速凝固法制備的新型混合貯氫合金La1-yMgy(NiCoMnAl)x的綜合電化學(xué)性能明顯優(yōu)于已經(jīng)商業(yè)化的稀土基AB5貯氫電極合金，其最高放電容量比商業(yè)化的稀土基AB5貯氫電極合金的最高容量高出60mAh/g，而循環(huán)穩(wěn)定性也優(yōu)于商業(yè)化的稀土基AB5貯氫電極合金。
權(quán)利要求
1.一種新型貯氫合金及其快速凝固制備方法，其特征在于，它包括下列步驟1)新型貯氫合金置于真空磁懸浮熔煉爐或電弧爐熔煉；2)熔煉好的合金直接在103-108K/s的冷卻速率下快速凝固；或者將鑄態(tài)貯氫電極合金放在單輥快淬爐或雙輥快淬爐或霧化爐中重熔，然后重熔的新型貯氫合金在103-108K/s的冷卻速率下快速凝固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型貯氫合金及其快速凝固制備方法，其特征在于，所說合金的分子式為A1-yBy(C+Ni)x，其中0.01≤y≤0.8；2.0≤x≤4.5；A為La、富La混合稀土Ml、Ce、富Ce混合稀土Mm、Pr、Nd中的一種或兩種或兩種以上成分，B為Mg、Ca、Be、Sr、Ba中的一種或兩種或兩種以上成分，C為Mn、Fe、Mo、Co、Al、Si、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Zr、Nb、W、Hf、Ta、B、P、Sn中的一種或兩種或兩種以上成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型貯氫合金及其快速凝固制備方法，其特征在于，所說的快淬爐為單輥快淬爐，冷卻速率為1.5×106K/s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型貯氫合金及其快速凝固制備方法。它的成分為A
文檔編號H01M4/38GK1453383SQ0311599
公開日2003年11月5日 申請日期2003年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月24日
發(fā)明者潘洪革, 劉永鋒, 高明霞, 雷永泉 申請人:浙江大學(xué)