AB_4.7非化学计量比储氢合金的超熵变方法

摘要

本发明提供了AB4.7非化学计量比储氢合金的超熵变方法，特别是以MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05为基体储氢合金，以金属锂为再次加入的超熵变试剂，通过二者非均相扩散合成出具有超熵变特性的储氢合金电池负极材料及其在碱性电池中发生超熵变的方法。本发明得到的AB4.7非化学计量比储氢合金显著的提高了低温放电容量，与通常工业AB5型储氢合金相比，在零下-36℃或-30℃，低温放电的容量，提高到3倍以上；显著的提高了储氢合金粉的低温放电电压：与通常工业AB5型储氢合金相比，在零下-36℃，低温放电电压平均提高约280mV；解决了MH-Ni电池或电池组低温放电功率难达标的技术难题。

主权项

AB4.7非化学计量比储氢合金的超熵变方法，其特征在于其步骤如下：1)、基体储氢合金MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05制备方法为：按照MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05化学式的配比进行选料和配料，其中，Mm为混合稀土金属锭，Ni为金属镍板、Al为金属铝块、Fe为金属铁棒和Sn为金属锡板，所有的金属的纯度为99.95wt％；混合稀土金属的成分和配比为：La为61wt％，Ce为20wt％，Nd为15wt％，Pr为4wt％；配好的金属炉料同时放到感应熔炼炉坩埚中，其中放到感应熔炼炉坩埚中的混合稀土金属锭和铁棒两种炉料用去表皮机去除氧化皮；感应熔炼炉通过抽真空至真空度达10‑2Pa后充氩气作为保护气氛，增加电功率至所有金属炉料熔化开始计时，熔炼20分钟，熔炼温度保持1450℃±50℃，然后浇铸并出炉，获得MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05基体储氢合金；在此基体储氢合金制备过程中，超熵变元素金属Al和金属Sn，被感应熔炼方式加入；2)、金属锂为超熵变试剂，“锂化”MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05基体储氢合金的方法为：(1)将获得的MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05基体储氢合金铸锭，用气流粉碎法粉碎成粉末，过300目筛；(2)按照储氢合金粉末与金属锂带重量比为100克∶0.5克，将金属锂带放到坩埚底部，其上撒上该基体储氢合金份、盖好坩埚上盖，放到电阻炉中，机械泵抽真空至真空度达10‑2Pa数量级后充氩气作为保护气氛；电炉开始加热升温，升温和保温的温度制度确定为：采用1.5小时升温到542℃并以此为时间的起点计时，进行保温20小时，再利用3小时时间将温度提升至903℃，并在903℃的温度保温0.5小时，然后冷却到室温出炉，获得锂化的MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05储氢合金粉状团聚体；或者，(3)所述的储氢合金粉末与金属锂带重量比为100克∶1克；其余的同(1)；(4)按照储氢合金粉末的重量100克比2克金属锂带，将金属锂带放到坩埚底部，其上撒上该基体储氢合金份、盖好坩埚上盖，放到电阻炉中，机械泵抽真空至真空度达10‑2Pa数量级后充氩气作为保护气氛；电炉开始加热升温，升温和保温的温度制度确定为：采用1.2小时升温到260℃并以此为时间的起点计时进行保温18小时，再利用3小时时间将温度提升至813℃，并在813℃的温度保温1小时，然后冷却到室温出炉；获得锂化的MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05储氢合金粉状团聚体；超熵变元素金属Li被异相反应方式加入；(5)所述的储氢合金粉末与金属锂带重量比为100克∶3克或100克∶5克；其余的同(4)；3)、锂化后MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05储氢合金粉状团聚体用于MH‑Ni电池负极板的制备方法：将获得锂化的MmNi4.3Al0.3Fe0.05Sn0.05储氢合金粉状团聚体捣成粉块，按照100克储氢合金粉块加入浓度为2wt％的羧 甲基纤维素(简称CMC)水溶液10克、浓度为0.8wt％的聚乙烯醇(简称PVA)水溶液8克和浓度为1wt％的交联聚丙烯酸钠(简称PAANa)水溶液7克的配比，将所述的合金粉块和三种作为粘合剂的CMC、PVA、PAANa水溶液倾倒入混合机中搅拌2小时，静置2小时，然后转移到电池极板拉浆机的料斗内，以镀镍冲孔钢带为集流体，由电池极板拉浆机进行机械拉浆，压轧，烘干，获得电池负极板；4)、所述的电池负极板在MH‑Ni模拟电池中再次发生超熵变反应设计方法：(1)、将步骤(3)获得的电池负极板剪裁，去除毛刺，电化学测定其面积比容量后用于组装100安时方形模拟电池；(2)、该100安时方形模拟电池的正极板选择市售的烧结镍阳极，并按照市售烧结镍阳极给定的面积比容量固定烧结镍阳极板的数量并使得该数量正好满足100安时；(3)、电池负极板按照总容量为170安时进行设计、再根据所测定其电化学面积比容量数值换算出应剪裁电池负极板的面积并满足负极板板块的数量比烧结镍阳极极板板块的数量多出1块；(4)、选择聚丙烯非编织布型电池隔膜；按照一块烧结镍阳极极板，间隔一层聚丙烯非编织布型电池隔膜后再放一块负极极板的叠放次序重复叠放，所有正、负极板叠放完成后分别将正极板的极耳和负极板的极耳各自焊接到一起，同时在被焊接到一起的正、负极耳上各焊接一根电极引出线，构成方形电池芯；(5)、将所述的电池芯放到不锈钢电池壳内；以正、负极设计容量的总和为基数，即270安时为基数，按照该基数与1.88安时/克系数之乘积获得重量数值向放有电池芯的不锈钢电池壳内注入浓度为31wt％的KOH水溶液后封闭电池外壳；(6)、对封闭外壳后的模拟电池，以10安培的电流充电13.5小时，再放到烘箱中于温度50℃±1℃的恒温下保温处理96小时，电池中AB4.7非化学计量比储氢合金的电池成型前的超熵变反应全部完成。