CN1129195C - 一种混合稀土镍氢电极合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学材料，是一种镍氢电池用的负极材料，本发明采用混合稀土与镍(Ni)、钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、钛(Ti)经真空感应熔炼方式制取，其特征是该合金具有Ml(NiaCobMgcAldTie)的分子式，所选用的Ni、Co、Mg、Al、Ti元素的纯度都在99.0%以上。本发明的稀土镍氢电极合金最大放电容量达到380mAh/g，达到了AB2系的容量，是目前AB5型LaNi5系报道的最高容量，寿命达到了300次以上。

Description

一种混合稀土镍氢电极合金
技术领域
本发明涉及一种电化学材料，具体地说是一种镍氢电池用的负极材料。
背景技术
镍氢电池是高容量、无污染的环保电池。其负极采用含稀土的储氢合金。目前工业采用的典型负极材料是混合稀土与镍等其他元素的合金，分子式为Mm(NiX)5或M1(NiX)5的AB5型结构，其中Mm为富铈混合稀土，M1为富镧混合稀土，X为Mn、Co、Al、Ti、等几种合金元素的配合。该混合稀土的电化学容量一般在300-325mAh/g(程菊，徐德明，“镍氢电池用储氢合金现状与发展”，《金属功能材料》Vol.7，No5，2000，P13-15)，(李相哲，李秀华，王黎，“AB5型贮氢合金研究进展”《电池工业》，Vol.6，No1，2001，P32-37)。采用该合金装配的镍氢电池比容量可以达到60-80Wh/Kg。作为电动汽车的动力电源，此容量仍嫌不足，为了进一步提高镍氢电池的比容量，以满足动力汽车高比功率的要求，开发大容量的正负极材料是必由途径之一。
发明内容
本发明的目的在于通过提高镍氢电池负极材料的容量从而进一步提高镍氢电池的整体容量。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：将混合稀土与镍(Ni)、钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、钛(Ti)熔炼成一种电极合金，其特点是该合金具有M1(NiaCobMgcAldTie)的分子式；其中M1为混合稀土，其中3＜a＜4，0.1＜b＜1.5，0.01＜c＜0.8，0＜d＜0.8，0＜e＜0.4，a+b+c+d+e是介于4-6整数或小数。除混合稀土元素以外，所选用的Ni、Co、Mg、Al、Ti元素的纯度都在99.0％以上。
本发明的稀土镍氢电极合金最大放电容量达到380mAh/g达到了AB2系的容量，是目前AB5型LaNi5系报道的最高容量，寿命达到了300次以上。
附图说明
图1是本发明的一组试样的放电容量曲线；
图2是本发明的一组试样与纯LaNi5合金的射线衍图；
图3是本发明的一组试样与典型储氢合金Mm(NiCoMnAl)5的寿命曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明的稀土镍氢电极合金采用真空感应熔炼方式制取，设备为真空感应炉。
表1给出了按照本发明的稀土镍氢电极合金的化学分子式与电化学容量测试结果。具体做法如下：
按照表1的化学分子式将混合稀土与镍(Ni)、钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、钛(Ti)置入真空感应炉熔炼，熔炼成型的合金锭进行机械粉碎，粉碎后过150目筛；取0.5克合金粉，与铜粉按1∶3比例混合，经400Mpa压力压制成直径12mm的圆片试样。将合金样品与相对容量大4倍的正极样品置于待测烧杯中，电解液采用6M KOH碱液。测试仪为DC-5电池容量测试仪。充电电流100Am/g，放电电流为60Am/g。采用两电极系统测试电化学容量，正极为Ni(OH)2，负极为合金测试电极。
                 表1.合金的成分与电化学容量
   试样编号#   化学分子式     电化学容量mAh/g
   1   M1(Ni3Co1.2Mg0.4Al0.2Ti0.01)     360
   2   M1(Ni4Co0.6Mg0.3Al0.1Ti0.01)     372
   3   M1(Ni4Co0.4Mg0.2Ti0.4Al0.01)     367
   4   M1(Ni3Co0.8Mg0.8Ti0.2Al0.01)     340
   5   M1(Ni4Co0.4Mg0.3Al0.1Ti0.1)     350
   6   M1(Ni3.6Co0.6Mg0.6Al0.1Ti0.05)     380
   7   M1(Ni3.6Co0.4Mg0.2Al0.6Ti0.1)     378
   8   M1(Ni4Co0.1Mg0.7Ti0.05Al0.2)     355
   9   M1(Ni4Co0.4Mg0.01Ti0.2Al0.2)     366
    10   M1(Ni4Co0.4Mg0.01Al0.1Ti0.3)    370
图1是表1中6#、7#、8#试样的放电容量与放电电位的测试曲线。图中结果表明最大放电容量达到380mAh/g。这一容量达到了AB2系的容量，是目前AB5型LaNi5系报道的最高容量。
图2是表1中试样2#与纯LaNi5的XRD谱。该合金的所有衍射峰与LaNi5相同，只是许多衍射峰的强大幅降低，说明该合金仍然是AB5型合金。
图3是表1中试样10#与典型AB5型合金，Mm(NiCoMnAl)5的循环放电容量曲线，该合金在100周次以前有较高的容量，100周次以后容量低于传统合金。但该合金的寿命仍然达到300次以上。
通过表1中的试样及测试，均达到了较理想的效果。

Claims (2)

1.一种混合稀土镍氢电极合金，包括混合稀土与镍、钴、镁、铝、钛，经真空应熔炼方式制取，其特征在于：该合金具有M1(NiaCobMgcAldTie)的分子式；其中M1为混合稀土，其中3＜a＜4，0.1＜b＜1.5，0.01＜c＜0.8，0＜d＜0.8，0＜e＜0.4，a+b+c+d+e是介于4-6整数或小数。
2.根据权利要求1所述的混合稀土镍氢电极合金，其特征在于：所选用的镍、钴、镁、铝、钛元素的纯度都在99.0％以上。
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