專利名稱：電池用儲氫材料的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于一種金屬氫化物/鎳電池用的混合稀土系儲氫材料。
混合稀土系儲氫材料是由Mm Ni5發(fā)展起來的，Mm為混合稀土金屬。由于MmNi5儲氫材料在吸氫過程中晶格嚴重膨脹而造成微粉化，且吸放氫平臺壓力高，易氧化，充放電循環(huán)壽命短，不適合于制造金屬氫化物/鎳電池，人們用Co、Mn、Al、Ti、Zn等元素部分地取代Ni，減小了吸氫晶格膨脹，降低了吸放氫平臺壓力，達到了防止氧化、延長循環(huán)壽命的效果，使混合稀土系儲氫材料能基本滿足金屬氫化物/鎳電池的實用要求。但是，用Co、Mn、Al、Ti、Zn等元素部分地取代Ni不可避免地降低其電化學比容量，例如CN1078827A報導的成分為MmNi3.4(CoAlMn)1.6Cu0.5的儲氫材料的比容量僅為220mAh/g。為了減少電化學比容量的降低，人們一直在尋找最佳的取代元素組合，例如CN1075380A用(Zn0.5Al0.3Li0.2)的元素組合部分地取代Ni，開發(fā)出成分為MmNi4Zn0.5Al0.3Li0.2的儲氫材料，其電化學比容量提高到288mAh/g。
為了提高混合稀土系儲氫材料的電化學比容量，人們已對混合稀土金屬的成分進行改進，例如CN1078827A就用一定比例的富鑭混合稀土金屬Ml與一定比例的富鈰混合稀土金屬Mm混合，用以改變原先的混合稀土金屬的成分，開發(fā)出成分為Mm0.6Ml0.4Ni3.9(CoAlMn)1.1Cu0.5的儲氫材料，其電化學比容量提高到274mAh/g。
目前報導的混合稀土系儲氫材料的性能基本滿足金屬氫化物/鎳電池的要求，但電化學比容量不夠高，一般為250～288mAh/g。
本發(fā)明的目的就在于提供一種電化學比容量更高的金屬氫化物/鎳電池用的混合稀土系儲氫材料。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
1.采用Mm(1+x)(NiaCobMncAldMoe)5的配方，其中Mm是混合稀土金屬，x＝0.01～0.05，a＝0.76～0.84，b＝0.10～0.14，c＝0.06～0.10，d＝0.02～0.04，e＝0.01～0.02，a+b+c+d+e＝1。在此配方中，用(CobMncAldMoe)5元素組合部分地取代Ni，與CN1075380A所用的(Zn0.5Al0.3Li0.2)元素組合相比，與CN1078827A所用的(CoAlMn)1.1Cu0.5元素組合相比，更有利于提高電化學比容量;同時，也能達到降低平臺壓力、減小吸氫晶格膨脹、防止氧化、延長充放電循環(huán)壽命的效果。
2.本發(fā)明所用的Mm的成分是經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整的，其成分為La＝65～75wt%，Ce＝0.1～2wt%，Pr＝5～10wt%，Nd＝15～25wt%，稀土金屬總量＝98.7～99.5wt%。CN1078827A通過一定比例的富鑭混合稀土金屬與一定比例的富鈰混合稀土金屬混合，對Mm的成分進行改進，但各成分變化的范圍受普通的富鑭混合稀土金屬和富鈰混合稀土金屬的成分所限制，達不到充分優(yōu)化的效果。本發(fā)明對混合稀土金屬中的各成分進行單獨調(diào)整，各成分的變化范圍不受現(xiàn)有混合稀土金屬的限制，從而達到充分優(yōu)化的效果，更有利于提高電化學比容量。
3.本發(fā)明所用的Mm的原子數(shù)是(1+x)，x＝0.01～0.05，而CN1078827A和CN1075380A均采用Mm的原子數(shù)等于1。當采用本發(fā)明的Mm的原子數(shù)時，有利于La與Ni充分地結(jié)合成LaNi5的形式，而LaNi5是稀土-Ni化合物中儲氫最有效的形式，從而達到提高電化學比容量的效果。
由于采取了上述技術(shù)措施，本發(fā)明的儲氫材料具有電化學比容量高的突出特點，其電化學比容量達到319mAh/g(20℃，60mA/g放電)，比CN1075380A提高31mAh/g，比CN1078827A提高45mAh/g;同時，本發(fā)明的儲氫材料的吸放氫平臺壓力、充放電循環(huán)壽命、抗氧化、防止微粉化等性能也能滿足金屬氫化物/鎳電池的要求。所以，本發(fā)明的儲氫材料更適合金屬氫化物/鎳電池應用。
實施例1采用成分已優(yōu)化調(diào)整的Mm，其成分為La＝72.1wt%，Ce＝1.0wt%，Pr＝6.3wt%，Nd＝19.2wt%，稀土金屬總量＝99.0±0.2wt%，按配方Mm1.02(Ni0.78Co0.10Mn0.08Al0.024Mo0.016)5配料，制得的儲氫材料的電化學比容量為319mAh/g(20℃，60mA/g放電)。
實施例2采用成分已優(yōu)化調(diào)整的Mm，其成分為La＝67.9wt%，Ce＝1.1wt%，Pr＝7.2wt%，Nd＝22.2wt%，稀土金屬總量＝99.0±0.2wt%，按配方Mm1.04(Ni0.76Co0.12Mn0.08Al0.03Mo0.01)5配料，制得的儲氫材料的電化學比容量為317mAh/g(20℃，60mA/g放電)。
權(quán)利要求
1.一種金屬氫化物/鎳電池用的混合稀土系儲氫材料，其特征在于它的成分為Mm(1+x)(NiaCobMncAldMoe)5，其中Mm為混合稀土金屬，x=0.01～0.05，a=0.76～0.84，b=0.10～0.14，c=0.06～0.10，d=0.02～0.04，e=0.01～0.02，a+b+c+d+e=1；所用的Mm的成分是經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整的，其成分為La=65～75wt%，Ce=0.1～2wt%，Pr=5～10wt%，Nd=15～25wt%，稀土金屬總量=98.7～99.5wt%。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種金屬氫化物/鎳電池用的混合稀土系儲氫材料，具有電化學比容量高的特點。它的成分為Mm
文檔編號H01M4/38GK1107615SQ9411942
公開日1995年8月30日 申請日期1994年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月22日
發(fā)明者潘光國, 張新宇, 戴為智, 羅貽萍 申請人:北京清華銀納高科技發(fā)展公司