本發(fā)明涉及鎳氫電池用負(fù)極材料，尤其涉及一種鎳氫電池用貯氫合金及其制備方法。

背景技術(shù)：
目前比較成熟的鎳氫電池負(fù)用貯氫材料主要包括LaNi5(CaCu5結(jié)構(gòu))即AB5型和AB2型(MgCu5或MgZn2結(jié)構(gòu))。AB5型合金的本征貯氫量小于1.4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，目前商品AB5合金放電容量也只能達(dá)到350mAh/g，已接近其理論極限值，無(wú)法適應(yīng)高容量鎳氫電池的需要。另外AB5合金價(jià)格高，性能一般，已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)需求。AB2型合金的貯氫量為1.8％-2.4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，電化學(xué)容量最高可達(dá)420mAh/g以上，但存在電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性差，初期活化比較困難等問(wèn)題。開發(fā)容量更高、壽命更長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、放電平臺(tái)高、性價(jià)比高的AB3合金成為未來(lái)貯氫合金發(fā)展的熱門研究領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鎳氫電池用貯氫合金及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鎳氫電池用AB3貯氫合金，化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.86±0.15Sn0.03±0.01Zr0.02±0.01Si0.06±0.01B0.03±0.01Mn0.21±0.05Al0.16±0.05，其中Mm為含有La、Ce、Mg的A側(cè)元素，B側(cè)元素為Zr、Si、B、Sn、Mn、Ni、Al。所述各元素重量百分含量為L(zhǎng)a25±1.5％，Ce4±1.0％，Mg3.5±0.5％。一種如權(quán)利要求1所述的鎳氫電池用AB3貯氫合金的制備方法，先按比例稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，加入到真空高頻感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)加熱功率為80～120kW，之后每分鐘增加功率15～25kW，當(dāng)溫度達(dá)到1400～1430℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留25～40min；然后添加MgNi合金，加料完畢后，停留4～8min；最后開始澆鑄，經(jīng)過(guò)退火、粉碎、球磨、篩分、包裝工序完成AB3合金制作。本發(fā)明的有益效果：提供并制備一種新型AB3合金，該合金具有高容量、長(zhǎng)壽命、工作溫度范圍寬、放電平臺(tái)高、性價(jià)比優(yōu)異等特性。具體實(shí)施方式本發(fā)明公開了一種鎳氫電池用高性能AB3合金及其制作方法。該AB3合金晶格類型為PuNi3結(jié)構(gòu)。A側(cè)元素為：La、Ce、Mg，B側(cè)元素為Zr、Si、B、Sn、Mn、Ni、Al?；瘜W(xué)計(jì)量式為：MmNi2.86±0.15Sn0.03±0.01Zr0.02±0.01Si0.06±0.01B0.03±0.01Mn0.21±0.05Al0.16±0.05，其中Mm為含有La、Ce、Mg的A側(cè)元素，B側(cè)元素為Zr、Si、B、Sn、Mn、Ni、Al。該合金具有高的容量，高的放電平臺(tái)，超長(zhǎng)的循環(huán)壽命等特點(diǎn)。下面通過(guò)一個(gè)實(shí)施例做進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1制作本發(fā)明AB3合金20Kg，其化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.86Sn0.03Zr0.02Si0.06B0.03Mn0.211Al0.16，A側(cè)元素重量百分含量為L(zhǎng)a25％，Ce4％，Mg3.5％。首先按比列稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，采用真空高頻感應(yīng)爐，第一次加料：La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al及部分的Ni，加料完畢后，調(diào)節(jié)加熱功率100kW，之后每分鐘增加功率20kW，當(dāng)溫度達(dá)到1410℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留30min。第二次加料：添加MgNi合金，加料完畢后，停留6min。開始澆鑄，澆鑄后通過(guò)循環(huán)水對(duì)合金錠進(jìn)行冷卻，之后退火，退火溫度在910℃，退火時(shí)間8小時(shí)，退火結(jié)束后，經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩、包裝工序制得AB3合金20Kg。使用制得的合金制作90M18Ah電池50只。實(shí)施例2制作本發(fā)明AB3合金20Kg，其化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.86Sn0.03Zr0.02Si0.06B0.03Mn0.21Al0.16，A側(cè)元素重量百分含量為L(zhǎng)a26％，Ce3％，Mg3.5％。首先按比列稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，采用真空高頻感應(yīng)爐，第一次加料：La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al及部分的Ni，加料完畢后，調(diào)節(jié)加熱功率100kW，之后每分鐘增加功率20kW，當(dāng)溫度達(dá)到1410℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留30min。第二次加料：添加MgNi合金，加料完畢后，停留6min。開始澆鑄，澆鑄后通過(guò)循環(huán)水對(duì)合金錠進(jìn)行冷卻，之后退火，退火溫度在910℃，退火時(shí)間8小時(shí)，退火結(jié)束后，經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩、包裝工序制得AB3合金20Kg。使用制得的合金制作90M18Ah電池50只。實(shí)施例3制作本發(fā)明AB3合金20Kg，其化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.86Sn0.03Zr0.02Si0.06B0.03Mn0.21Al0.16，A側(cè)元素重量百分含量為L(zhǎng)a24％，Ce5％，Mg3.5％。首先按比列稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，采用真空高頻感應(yīng)爐，第一次加料：La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al及部分的Ni，加料完畢后，調(diào)節(jié)加熱功率100kW，之后每分鐘增加功率20kW，當(dāng)溫度達(dá)到1410℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留30min。第二次加料：添加MgNi合金，加料完畢后，停留6min。開始澆鑄，澆鑄后通過(guò)循環(huán)水對(duì)合金錠進(jìn)行冷卻，之后退火，退火溫度在910℃，退火時(shí)間8小時(shí)，退火結(jié)束后，經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩、包裝工序制得AB3合金20Kg。使用制得的合金制作90M18Ah電池50只。實(shí)施例4制作本發(fā)明AB3合金20Kg，其化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.73Sn0.03Zr0.01Si0.06B0.03Mn0.20Al0.15，A側(cè)元素重量百分含量為L(zhǎng)a24.5％，Ce4％，Mg4.0％。首先按比列稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，采用真空高頻感應(yīng)爐，第一次加料：La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al及部分的Ni，加料完畢后，調(diào)節(jié)加熱功率100kW，之后每分鐘增加功率20kW，當(dāng)溫度達(dá)到1410℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留30min。第二次加料：添加MgNi合金，加料完畢后，停留6min。開始澆鑄，澆鑄后通過(guò)循環(huán)水對(duì)合金錠進(jìn)行冷卻，之后退火，退火溫度在910℃，退火時(shí)間8小時(shí)，退火結(jié)束后，經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩、包裝工序制得AB3合金20Kg。使用制得的合金制作90M18Ah電池50只。實(shí)施例5制作本發(fā)明AB3合金20Kg，其化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.73Sn0.03Zr0.01Si0.06B0.03Mn0.20Al0.15，A側(cè)元素重量百分含量為L(zhǎng)a25％，Ce3.5％，Mg4.0％。首先按比列稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，采用真空高頻感應(yīng)爐，第一次加料：La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al及部分的Ni，加料完畢后，調(diào)節(jié)加熱功率100kW，之后每分鐘增加功率20kW，當(dāng)溫度達(dá)到1410℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留30min。第二次加料：添加MgNi合金，加料完畢后，停留6min。開始澆鑄，澆鑄后通過(guò)循環(huán)水對(duì)合金錠進(jìn)行冷卻，之后退火，退火溫度在910℃，退火時(shí)間8小時(shí)，退火結(jié)束后，經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩、包裝工序制得AB3合金20Kg。使用制得的合金制作90M18Ah電池50只對(duì)比例6制作AB3合金20Kg，其化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.86Sn0.04Zr0.02Si0.06B0.03Mn0.21Al0.16。A側(cè)元素重量百分含量為L(zhǎng)a18±1.5％，Ce11±1.0％，Mg3.5±1.0％。首先按比列稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，采用真空高頻感應(yīng)爐，第一次加料：La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al及部分的Ni，加料完畢后，調(diào)節(jié)加熱功率100kW，之后每分鐘增加功率20kW，當(dāng)溫度達(dá)到1410℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留30min。第二次加料：添加MgNi合金，加料完畢后，停留6min。開始澆鑄，澆鑄后通過(guò)循環(huán)水對(duì)合金錠進(jìn)行冷卻，之后退火，退火溫度在910℃，退火時(shí)間8小時(shí)，退火結(jié)束后，經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩、包裝工序制得AB3合金20Kg。使用制得的合金制作90M18Ah電池50只。對(duì)比例7制作AB3合金20Kg，其化學(xué)計(jì)量式為MmNi2.3Sn0.03Zr0.01Si0.05B0.03Mn0.17Al0.13。A側(cè)元素重量百分含量為L(zhǎng)a25±1.5％，Ce1.51±1.0％，Mg6.0±1.0％。首先按比列稱取La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al、部分的Ni及MgNi合金，采用真空高頻感應(yīng)爐，第一次加料：La、Ce、Sn、Zr、Si、B、Mn、Al及部分的Ni，加料完畢后，調(diào)節(jié)加熱功率100kW，之后每分鐘增加功率20kW，當(dāng)溫度達(dá)到1410℃時(shí)候，停止加熱，在此溫度下停留30min。第二次加料：添加MgNi合金，加料完畢后，停留6min。開始澆鑄，澆鑄后通過(guò)循環(huán)水對(duì)合金錠進(jìn)行冷卻，之后退火，退火溫度在910℃，退火時(shí)間8小時(shí)，退火結(jié)束后，經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩、包裝工序制得AB3合金20Kg。使用制得的合金制作90M18Ah電池50只。對(duì)比例8使用市場(chǎng)上AB5合金(包頭三德電池材料有限公司B3H型號(hào))制作90M18Ah電池50只。按照本領(lǐng)域常規(guī)方法，對(duì)上述制得的電池做對(duì)比測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。表1從以上對(duì)比測(cè)試結(jié)果看，實(shí)施例1～5使用本發(fā)明的電池，具有放電平臺(tái)較高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、克容量高等優(yōu)點(diǎn)，而其它電性能相差不大。對(duì)比例6和對(duì)比例7通過(guò)改變A側(cè)或B側(cè)元素的含量，也可制作AB3合金，但合金的部分性能有一定程度的降低。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出具體的改變或變化均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。