CN102306756A

CN102306756A - 储氢合金粉及其制备方法

Info

Publication number: CN102306756A
Application number: CN201110234149A
Authority: CN
Inventors: 冯旭东; 李树群; 谢春祥; 张长文
Original assignee: XINXIANG TIANLI ENERGY MATERIALS CO Ltd
Current assignee: XINXIANG TIANLI ENERGY MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2012-01-04

Abstract

一种储氢合金粉，AB₅型镍氢合金的分子式为MmNi_4.26Co_0.44Mn_0.25Al_0.3，其中Mm为La、Ce、Pr、Nd元素组成的稀土混合物。本发明的储氢合金粉，在储氢容量(H/M)进入0.2～0.7的范围内吸氢能力达到0.88～0.92，合金粉处于单一相或接近单一相的状态。在0.2C充放电下，放电比容量大于320mAh/g，在1.0C充放电下，放电比容量大于310mAh/g，同时1.2V以上放电容量在总容量的80%。在目前同类型系列的镍氢合金粉中，其容量要高出5～8mAh/g。

Description

储氢合金粉及其制备方法

技术领域

本发明发明提供一种储氢合金粉及其制备方法，尤其涉及一种AB₅型镍氢合金粉及其制备方法，镍氢合金粉是镍氢电池的负极材料。

背景技术

AB₅型镍氢合金粉，是镍氢电池的负极材料。目前镍氢合金粉根据钴含量的比例不同，主要分为4个系列，本型号的合金粉在同类型（钴6类）中具有高容量、高功率、高放电平台，循环寿命（大于550次）较长的特性。被应用于各种动力型电池，尤其是电动车辆、混合动力车、电动工具等等。

AB₅型镍氢合金粉中A部分即稀土金属元素，包括：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)，B部分为非稀土金属，包括：镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铝(Al)、铜(Cu)、铁(Fe)等等。每种储氢合金粉，根据各种金属含量比例不同，所生产出的储氢合金粉的性能也不同。

中国专利，专利号为02111382.3、200510099899.8 ，均公开了富含稀土元素的储氢合金粉及其制造方法。“镍氢电池用储氢合金现状与发展”（《金属功能材料》2000.10 程菊，徐德明）。Cu和Fe均为杂质元素，高端镍氢电池里均不含Cu和Fe，而且对杂质元素要求非常严，主动加入Cu或Fe的合金粉，其容量会下降10～20mAh/g,且循环寿命会降低约100～200周。

发明内容

针对背景技术中的不足，本发明的目的是提供一种储氢量高的储氢合金粉及其制备方法。

为了达到上述目的采用以下技术方案：一种储氢合金粉， AB₅型镍氢合金的分子式为MmNi_4.26Co_0.44Mn_0.25Al_0.3，其中Mm为La、Ce、Pr、Nd元素组成的稀土混合物。

以稀土混合物Mm的重量为基准，La的含量为84%，Ce的含量为11.12%，Pr的含量为1.07%，Nd的含量为3.81%。

由以下的稀土和非稀土金属按照质量百分数组成：其中在稀土中La 26.55%±0.5%，Ce 3.59%±0.4%，Pr 0.33%±0.1%，Nd 1.23%±0.2%；在非稀土金属中Ni 57.4%±1%，Mn 3.12%±0.2%，Al 1.78%±0.2%，Co 6%±0.3%。

制备工艺如下：首先，把稀土和非稀土金属准确称量后，放入真空感应熔炼炉内进行熔炼成合金，通过锭模铸锭冷凝浇铸法铸成合金锭；然后放入真空退火炉内经过1000℃的高温处理8小时，再通过氩气速冷，使合金均质化，消除了晶格缺陷和晶格应力，同时使p-c-T曲线平台平坦化并降低了平台压，提高了吸氢量和循环寿命；最后在氮气保护下把合金锭通过颚式破碎机初碎，冲击磨粉，振动筛过筛，混合机混匀，真空包装成成品。

熔炼时，真空感应熔炼炉内温度为1475℃，真空度为≤5Pa）。

锭模铸锭时，冷却后合金锭表面温度：≤100℃，冷却进水温度：≤25℃)。

速冷后温度≤80℃方可出炉。

所述振动筛为120目振动筛。

本发明的储氢合金粉，在储氢容量(H/M)进入0.2～0.7的范围内吸氢能力达到0.88～0.92，合金粉处于单一相或接近单一相的状态。在0.2C充放电下，放电比容量大于320mAh/g，在1.0C充放电下，放电比容量大于310mAh/g，同时1.2V以上放电容量在总容量的80%。在目前同类型系列的镍氢合金粉中，其容量要高出5～8mAh/g。

具体实施方式

实施例1：一种AB₅型镍氢合金粉，分子式为MmNi_4.26Co_0.44Mn_0.25Al_0.3，其中Mm为La、Ce、Pr、Nd元素组成的稀土混合物，以稀土混合物Mm的重量为基准，La的含量为83.33%，Ce的含量为11.54%，Pr的含量为1.12%，Nd的含量为4.01%。

制备工艺如下：首先，把稀土和非稀土金属准确称量后，放入真空感应熔炼炉内进行熔炼成合金，真空感应熔炼炉内的温度为1475℃，真空度为≤5Pa），通过锭模铸锭冷凝浇铸法，冷却后合金锭表面温度为≤100℃，冷却进水温度为≤25℃，铸成合金锭；然后放入真空退火炉内，真空度≤5×10^-2Pa开始运行，整个过程≤3Pa，经过1000℃的高温处理8小时，再通过氩气速冷，速冷后温度≤80℃方可出炉，使合金均质化，消除了晶格缺陷和晶格应力，同时使p-c-T曲线平台平坦化并降低了平台压，提高了吸氢量和循环寿命；最后在氮气保护下把合金锭通过颚式破碎机初碎，冲击磨粉，振动筛过120目筛，混合机混匀，真空包装成成品。

实施例2：一种AB₅型镍氢合金粉，分子式为MmNi_4.26Co_0.44Mn_0.25Al_0.3，由以下的稀土和非稀土金属按照质量百分数组成：其中在稀土中La 26.55%±0.5%，Ce 3.59%±0.4%，Pr 0.33%±0.1%，Nd 1.23%±0.2%；在非稀土金属中Ni 57.4%±1%，Mn 3.12%±0.2%，Al 1.78%±0.2%，Co 6%±0.3%。

其他同实施例1。

实施例3：一种AB₅型镍氢合金粉，分子式为MmNi_4.26Co_0.44Mn_0.25Al_0.3，由以下的稀土和非稀土金属按照质量百分数组成：其中在稀土中La 26.55%，Ce 3.59%，Pr 0.33%，Nd 1.23%；在非稀土金属中Ni 57.4%，Mn 3.12%，Al 1.78%，Co 6%。

其他同实施例1。

Claims

1.一种储氢合金粉，其特征在于：AB₅型镍氢合金的分子式为MmNi_4.26Co_0.44Mn_0.25Al_0.3，其中Mm为La、Ce、Pr、Nd元素组成的稀土混合物。

2.根据权利要求1所述的储氢合金粉，其特征在于：以稀土混合物Mm的重量为基准，La的含量为84%，Ce的含量为11.12%，Pr的含量为1.07%，Nd的含量为3.81%。

3.根据权利要求1所述的储氢合金粉，其特征在于由以下的稀土和非稀土金属按照质量百分数组成：其中在稀土中La 26.55%±0.5%，Ce 3.59%±0.4%，Pr 0.33%±0.1%，Nd 1.23%±0.2%；在非稀土金属中Ni 57.4%±1%，Mn 3.12%±0.2%，Al 1.78%±0.2%，Co 6%±0.3%。

4.根据权利要求1或2或3所述的储氢合金粉，其特征在于制备工艺如下：首先，把稀土和非稀土金属准确称量后，放入真空感应熔炼炉内进行熔炼成合金，通过锭模铸锭冷凝浇铸法铸成合金锭；然后放入真空退火炉内经过1000℃的高温处理8小时，再通过氩气速冷，使合金均质化，消除了晶格缺陷和晶格应力，同时使p-c-T曲线平台平坦化并降低了平台压，提高了吸氢量和循环寿命；最后在氮气保护下把合金锭通过颚式破碎机初碎，冲击磨粉，振动筛过筛，混合机混匀，真空包装成成品。

5.根据权利要求4所述的储氢合金粉，其特征在于：熔炼时，真空感应熔炼炉内温度为1475℃，真空度为≤5Pa。

6.根据权利要求4所述的储氢合金粉，其特征在于：锭模铸锭时，冷却后合金锭表面温度：≤100℃，冷却进水温度：≤25℃。

7.根据权利要求4所述的储氢合金粉，其特征在于：真空退火炉内，真空度≤5×10^-2Pa开始运行，整个过程≤3Pa。

8.根据权利要求4所述的储氢合金粉，其特征在于：速冷后温度≤80℃方可出炉。

9.根据权利要求4所述的储氢合金粉，其特征在于：所述振动筛为120目振动筛。