專利名稱：鎳金屬氫化物電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)氫材料，特別是鎳金屬氫化物電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金。
目前經(jīng)常使用的蓄電池有鎘鎳電池、鉛酸蓄電池等，近年來比這些電池重量輕而且容量大的高能量電池得到重視，這就是負(fù)極采用儲(chǔ)氫合金的金屬氫化物堿性蓄電池，其能量密度是鎘鎳電池的1.5～2倍，另外還具有無污染、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)?？墒沁@種儲(chǔ)氫合金電極隨著充放電次數(shù)的增加，合金微粉化而脫落，致使電池容量降低，并且電極的機(jī)械強(qiáng)度下降，經(jīng)過一段時(shí)間極板容量很難維持，例如典型的儲(chǔ)氫金屬間化合物L(fēng)aNi5，具有較高的初始容量，但充放電100次左右以后，容量下降到最高容量的60%以下。后來人們研究了用LaNi5-xMx(MMn、Ca、Cr、Al、Co)合金制成的負(fù)極的循環(huán)壽命，發(fā)現(xiàn)向合金中添加Co來替代部分Ni能有效地提高電極的循環(huán)壽命。用Mn和Al代替部分Ni可使合金具有合適的平臺(tái)壓力和較高的容量。用混合稀土代替鑭利于降低合金成本，已實(shí)用化應(yīng)用的M(NiCoMnAl)5(M為混合稀土)就是由此而來的。當(dāng)然混合稀土中鐠的含量較低，一般在11%以下。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有更高的容量，更長(zhǎng)的循環(huán)壽命，更好的快充放電性能的鎳金屬氫化物電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金。
本發(fā)明提供了一種鎳金屬氫化物電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金，通式為M(NiCoMnAl)5，其中M為混合稀土，其特征在于混合稀土中鐠的含量提高到12%～40%(原子百分比)。通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)合金中只改變稀土中鐠含量時(shí)，隨著鐠含量的增加，合金的容量、快速充放電性能、循環(huán)壽命等性能都有明顯改善，猶以稀土中鐠含量在20～30%之間為最佳。下面通過實(shí)例詳述本發(fā)明。
附

圖1為電極A、B、C的初始放電容量比較(充電電流0.1C，放電0.2C)
附圖2為電極A、B、C的容量與放電電流的關(guān)系之比較(充電電流均為0.1C)附圖3為電極D、E、F初始放電容量之比較(充電電流0.1C，放電0.2C)附圖4為電極D、E、F的容量與放電電流的關(guān)系之比較(充電電流均為0.1C)附圖5為電極D、E、F在初期10次充放電后，0.6C充放電對(duì)電容量與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。
附圖6為電池G放電容量與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。
實(shí)施例1將純度為99%的金屬鑭、鐠、釹、鎳、鈷、錳、銀原料按下列比例La 0.45，Pr 0.2，Nd 0.35，Ni 4.0，Co 0.4，Mn 0.3，Al 0.3配料后在真空電弧爐中冶煉，再將冶煉得到的合金破碎成220目以下的粉末，將粉末與3%PLA(聚乙烯醇)水溶液調(diào)成膏狀，將其涂到泡沫鎳板上，在60～70℃下烘干，在12MPa的壓力下壓實(shí)，即制成電極A，再與Ni(OH)2正極組成模擬電池，在6MKOH水溶液中進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例2制備方法與實(shí)例1相同，成份差異僅在于稀土中成份為L(zhǎng)a49%，Pr12%，Nd39%，制成電極B。
實(shí)施例3制備方法與實(shí)施例1相同，成份為L(zhǎng)a 0.38，Pr 0.3，Nd 0.32，Ni 3.5，Co 0.8，Mn 0.4，Al 0.3，制成電極D。
實(shí)施例4制備方法與實(shí)例1相同，成份為L(zhǎng)a 0.44，Pr 0.2，Nd 0.36，Ni 3.5，Co 0.8，Mn 0.4，Al 0.3，制成電極E。
實(shí)施例5將混合稀土(成份為L(zhǎng)a 44%，Ce 2%，Pr 17%，Nd 37%)和純鎳、鈷、錳、鋁配成以下成份Ml Ni 3.5，Co 0.8，Mn 6.4，Al 0.3在真空碳管爐中冶煉，將合金粉碎成220目以下粉，將粉表面鍍約1μ的鎳層。將這種粉末制成負(fù)極，再與Ni(OH)2正極組裝成AA型電池，此電池為G。
比較例1制法同實(shí)例1，成份為L(zhǎng)a 0.53，Pr 0.05，Nd 0.42，Ni 4.0，Co 0.4，Mn 0.3，Al 0.3，制成電極C。
比較例2制法同實(shí)例1，成份為L(zhǎng)a 0.53，Pr 0.05，Nd 0.42，Ni 3.5，Co 0.8，Mn 0.4，Al 0.3，制成電極F。
比較例3制備方法同實(shí)例5，合金成分與實(shí)例5類似，只是稀土成份為L(zhǎng)a 30%，Ce 52%，Pr 5%，Nd 13%，制成電極H。
上述電極或電池均作了類似實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)性能列于圖中。
圖1是電極A、B、C初期容量與次數(shù)的關(guān)系，可以看出實(shí)例1和實(shí)例2的容量要比比較例1高出20～40mAh/g。圖2為電極A、B、C放電容量與放電電流的關(guān)系，可以看出實(shí)例1電極A和實(shí)例2電極B放大電流放電性能明顯優(yōu)于比較例1電極C。
圖3為電極D、E、F初期放電容量的比較，圖4為電極D、E、F的放電容量與放電電流以的關(guān)系。圖5為在0.6C充放電情況下放電容量與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。由這三個(gè)較可看出，實(shí)例3的電極D和實(shí)例4的電極E的電容量、大電流放電性能和循環(huán)電容量衰減上都優(yōu)于比較例2電極F。
圖6為電池G放電容量與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，可以看出該電池最初500次時(shí)容量達(dá)1200mAh，在11400次左右容量仍保持600mAh。
圖7為電極H的放電容量與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，當(dāng)循環(huán)次數(shù)在300次左右，容量下降為60%，所以實(shí)例5的合金性能明顯優(yōu)于比較例3。
電池G性能(mAh)表溫度 標(biāo)準(zhǔn)1. 0.4C充3.5hr 1233 20℃ 10000.2C放至1.0V2. 0.4C充3.5hr 1133 20℃ 9001.0C放至1.0V3. 0.1C充15hr 1100 20℃ 7503.0C放至0.8V4. 0.4C充3.5hr 1101 20℃ 6775.0C放至1.0V5. 0.4C充3.5hr 1130 -18℃ 6000.2C放至1.0V6. 0.4C充3.5hr 1067 -18℃ 3001.0C放至0.8V由此表可見電池G具有高容量，優(yōu)異的大電流充放電特性及優(yōu)異的低溫性能。
權(quán)利要求
1.一種鎳金屬氫化物電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金，通式為M(NiCoMnAl)5，其中M為混合稀土，其特征在于混合稀土中鐠的含量提高到12%～40%(原子百分比)。
2.按權(quán)利要求1所述的鎳金屬氫化物電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金，其特征在于混合稀土中鐠的含量最好在20～30%。
全文摘要
一種鎳金屬氫化物電池負(fù)極用儲(chǔ)氫合金，通式為M(NiCoMnAl)
文檔編號(hào)H01M4/38GK1113963SQ9411024
公開日1995年12月27日 申請(qǐng)日期1994年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月10日
發(fā)明者陳朝暉, 呂曼祺, 王玉蘭 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所