專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì) AB₃ 型儲(chǔ)氫合金進(jìn)行熱堿化學(xué)鍍鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金化學(xué)以及電化學(xué)研究領(lǐng)域，特別是對(duì)作為Ni/MH電池負(fù)極材料的AB3型儲(chǔ)氫合金Laa35Pra3ciMga35N^9tlAla3tl進(jìn)行熱堿化學(xué)鍍鎳的方法。
背景技術(shù)：
商品化AB5型合金電極的放電容量已接近理論容量348 mAh/g，難以再提高其容量，不能適應(yīng)Ni/MH動(dòng)力電池的要求。目前新型AB3型儲(chǔ)氫合金備受研究者青睞，其放電容量高達(dá)410 mAh/g。然而，在鎳氫電池的使用過(guò)程中，作為負(fù)極材料的AB3型儲(chǔ)氫合金由于與強(qiáng)堿性電解質(zhì)長(zhǎng)期接觸，其表面被腐蝕氧化，合金顆粒的粉化，容量迅速衰減，使其實(shí)際應(yīng)用受到限制。合金電極的性質(zhì)不僅受到合金成分的影響，表面狀態(tài)對(duì)合金的性質(zhì)影響也很重要，這是因?yàn)樽鳛槲鼩溥^(guò)程的前提，氫氣首先要在合金的表面發(fā)生分解反應(yīng)，生成氫原子，隨后氫原子透過(guò)合金的表面層進(jìn)入基體。此外，在充放電過(guò)程中，電子通過(guò)合金表面?zhèn)鲗?dǎo)給電解液，因此，具有良好電子傳導(dǎo)性的表面，成為影響電極反應(yīng)的重要因素。通過(guò)改善合金表面的導(dǎo)電性、催化活性、氫原子的擴(kuò)散性能、抗腐蝕抗粉化能力以及熱傳導(dǎo)性，來(lái)提高儲(chǔ)氫合金的整體 性能。利用熱堿化學(xué)鍍鎳復(fù)合處理合金后，由于鍍層金屬Ni的存在，儲(chǔ)氫合金的抗氧化腐蝕能力增強(qiáng)，延緩了堿液對(duì)儲(chǔ)氫合金的腐蝕氧化。此外，由于金屬Ni具有良好的導(dǎo)電性，為反應(yīng)提供更多的電子，有利于電荷的轉(zhuǎn)移，促進(jìn)H離子在合金表面的吸/放氫反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)AB3型儲(chǔ)氫合金La。.35PrQ.30Mg0.35Ni2.90A10.30進(jìn)行熱堿化學(xué)鍍鎳的方法，以改善電極的綜合性能。具體步驟為:
(I)在氬氣保護(hù)下，AB3型儲(chǔ)氫合金Laa35Pra3tlMga35Ni2JAla3tl通過(guò)真空感應(yīng)熔煉金屬原料制備，儲(chǔ)氫合金錠被機(jī)械粉碎后，以225 250轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速球磨30 60分鐘，篩分200 300目的Laa35Pra3ciMga35N^9tlAla3tl儲(chǔ)氫合金粉末用于后續(xù)改性處理。(2)取步驟(I)所得 200 300 目的 La0.35Pr0.30Mg0.35Ni2.90A10.30 的儲(chǔ)氫合金粉末，用質(zhì)量百分比為30%的KOH溶液浸泡5 10小時(shí)，溫度控制在90 110°C。(3)將步驟(2)堿活化過(guò)后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水反復(fù)洗滌后，80°C真空干燥20小時(shí)后放入鍍鎳溶液中，在溫度80 100°C下，攪拌5分鐘，溶液PH=Il 12 ;所述鍍鎳溶液組成為:NiCl2.6H20 24 25 g/L、NaHCO3 45 46 g/L, N2H4.H2O 40 41 g/L、K2CO3 69 70 g/L、Na2HPO4 87 88 g/L 和 KOH 13 14 g/L。(4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水反復(fù)洗滌后，80°C真空干燥20小時(shí)。本發(fā)明對(duì)La。.35Pr0.30Mg0.35Ni2.90A10.30儲(chǔ)氫合金進(jìn)行熱堿化學(xué)鍍鎳處理，提高了電極的循環(huán)性能和動(dòng)力學(xué)性能，為動(dòng)力電池用鎳氫電池負(fù)極材料的開(kāi)發(fā)提供參考。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例:
(I)在氬氣保護(hù)下，AB3型儲(chǔ)氫合金Laa35Pra3ciMga35N^9ciAla3tl通過(guò)真空感應(yīng)熔煉金屬原料制備，儲(chǔ)氫合金錠被機(jī)械粉碎后，以250轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速球磨40分鐘，篩分300目的Laa35Pra3tlMga35Ni2JAla3t^金粉末用于后續(xù)改性處理。(2)取步驟(I)所得300目的La。.35Pr0.30Mg0.35Ni2.90A10.30儲(chǔ)氫合金粉末，用質(zhì)量百分比為30% KOH溶液浸泡5小時(shí)，溫度控制在100°C。(3)將步驟(2)堿活化過(guò)后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水洗滌后，80°C真空干燥20小時(shí)；將儲(chǔ)氫合金粉末放入鍍鎳溶液中，85°C下攪拌5分鐘，溶液pH =11.5;所述鍍鎳溶液組成為=NiCl2.6H20 24.79 g/L、NaHCO3 45.06 g/L、N2H4.H2O 40.67 g/L、K2CO3 69.10g/L、Na2HPO4 87.09 g/L 和 KOH 13.14 g/L。(4)經(jīng)過(guò)步驟(3)處理后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水反復(fù)洗滌后，80°C真空干燥20小時(shí)，封裝備用。

利用上述工藝，對(duì)Laa35Pra3ciMga35N^9tlAla3tl儲(chǔ)氫合金進(jìn)行熱堿化學(xué)鍍鎳處理，測(cè)定電極的循環(huán)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)性能，結(jié)果如下:
I)經(jīng)過(guò)熱堿化學(xué)鍍鎳處理后，電極的最大放電容量從356 mAh/g降低到293 mAh/g,循環(huán)穩(wěn)定性得到改善。40次循環(huán)后的容量保持率從68.1%增加為87.5%。熱堿預(yù)處理增強(qiáng)了電極的活化性能，而化學(xué)鍍鎳在合金表面形成保護(hù)膜，阻止合金在充放電過(guò)程被氧化，且富Ni層可以作為集流體，能有效改善電極的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，使電極表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。2)經(jīng)處理后，交換電流密度從198 mA/g提高到253 mA/g，極限電流密度由871mA/g提高至930 mA/g。熱堿化學(xué)鍍鎳處理除去合金表面氧化層，同時(shí)鍍上富Ni層，更有利于H在合金表面的進(jìn)出，Ni具有很高的電催化活性和導(dǎo)電性，加快了合金表面的電子轉(zhuǎn)移，從而增強(qiáng)電極的電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)AB3型儲(chǔ)氫合金進(jìn)行化學(xué)鍍鎳的方法，其特征在于具體步驟為: (1)在氬氣保護(hù)下，AB3型儲(chǔ)氫合金Laa35Pra3tlMga35Ni2JAla3tl通過(guò)真空感應(yīng)熔煉金屬原料制備，儲(chǔ)氫合金錠被機(jī)械粉碎后，以225 250轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速球磨30 60分鐘，篩分200 300目的Laa35Pra3ciMga35N^9tlAla3tl儲(chǔ)氫合金粉末用于后續(xù)改性處理； (2)取步驟(I)所得200 300目的La。.S5Pra3ciMga35N^9tlAlc1.3Q的儲(chǔ)氫合金粉末，用質(zhì)量百分比為30%的KOH溶液浸泡5 10小時(shí)，溫度控制在90 110°C ； (3)將步驟(2)堿活化過(guò)后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水反復(fù)洗滌后，80°C真空干燥20小時(shí)后放入鍍鎳溶液中，在溫度80 100°C下，攪拌5分鐘，溶液PH=Il 12 ;所述鍍鎳溶液組成為=NiCl2.6H20 24 25 g/L、NaHCO3 45 46 g/L、N2H4.H2O 40 41 g/L、K2CO3 69 70 g/L、Na2HPO4 87 88 g/L和 KOH 13 14 g/L ； (4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水反復(fù)洗滌后，80°C真空干燥20小時(shí)。`
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)AB3型儲(chǔ)氫合金進(jìn)行熱堿化學(xué)鍍鎳的方法。稱(chēng)取200~300目的La0.35Pr0.30Mg0.35Ni2.90Al0.30的儲(chǔ)氫合金粉末，用質(zhì)量百分比為30%的KOH溶液浸泡5~10小時(shí)，溫度控制在90~110℃；將堿活化過(guò)后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水洗滌后，80℃真空干燥20小時(shí)后放入鍍鎳溶液中，在溫度80~100℃下，攪拌5分鐘，溶液pH=11~12；所述鍍鎳溶液組成為NiCl2·6H2O24~25g/L、NaHCO345~46g/L、N2H4·H2O40~41g/L、K2CO369~70g/L、Na2HPO487~88g/L和KOH13~14g/L；將處理后的儲(chǔ)氫合金粉末用去離子水洗滌后，80℃真空干燥20小時(shí)。本發(fā)明對(duì)La0.35Pr0.30Mg0.35Ni2.90Al0.30合金進(jìn)行熱堿化學(xué)鍍鎳處理，提高了電極的循環(huán)性能和動(dòng)力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C23C18/36GK103103509SQ201310071929
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者黃紅霞 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)