专利名称：用于空气电池负极的镁基金属氢化物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种空气电池的负极材料，特别是一种用于空气电池负极的镁基金属
氢化物及其制备方法。
背景技术：
锌空气电池的发明已经有上百年的历史，1878年法国科学家L.梅谢在锌锰电池中用含铂的多孔性炭电极代替二氧化锰，首次开发出了锌空气电池的技术。1917年法国科学家C.费里用活性炭代替铂，以吸收氧，达到了锌空气电池的实用化。1932年G.W.海泽与E.A.舒梅赫尔发表了采用碱性电解液的锌空气电池。60年代由于对宇航用常温燃料电池的氧电极的研究得到了很大的成功，大功率锌空气电池的开发才达到了实际应用阶段。70年代中期发展了微型纽扣式锌空气电池。1995年以色列电燃料(ElectricFuel)有限公司首次将锌空气电池用于电动车上，使得空气电池进入了实用化阶段。美国DreisbackElectromotive公司以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙和南非等多个国家也都在电动车上积极地推广应用锌空气电池。 锌空气电池是以空气中的氧气作为正极活性物质，并通过载体活性碳做成的电极与以锌为活性物质的负极进行反应的电池，它以KOH溶液或NH4C1作电解液。以KOH溶液为电解质时，其基本工作原理为电池负极上的锌与电解液中的OH—发生电化学反应(阳极反应)，释放出电子。同时空气阳极反应层中的催化剂与电解液及经由扩散作用进入电池的空气中的氧气相接触，吸收电子，发生电化学反应(正极反应)。其电极反应为
负极电化学反应Zn+20H— — ZnO+H20+2e
正极电化学反应l/202+H20+2e — 20H一
电池反应Zn+l/202 — ZnO 锌电化学当量0. 82Ah/g，理论电压为1. 6V，理论能量密度为1312Wh/Kg。 镁具有比锌更高的电化学当量，因此镁空气电池具有比能量高、使用安全方便、原
材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运、可使用温度范围宽(-2(TC 80°C )及污染小等特点。
作为一种高能化学电源，在可移动电子设备电源、自主式潜航器电源、海洋水下仪器电源、
备用电源和电动汽车等方面具有广阔的应用前景。镁空气电池的负极电化学反应 Mg+20H— — Mg (OH) 2+2e 正极电化学反应 l/202+H20+2e — 20H— 电池反应Mg+H20+l/202 — Mg (OH) 2 镁电化学当量为2. 20Ah/g，镁空气电池的理论电压为3. 09V，理论能量密度可达6798Wh/Kg，镁-空气电池具有比锌空气电池更大的能量密度。但是镁空气电池存在三个问题(l)电压损耗大，(2)容量损失严重，(3)负极材料利用率低。为了解决上述问题，提高镁-空气燃料电池的性能，必须提高负极材料的电化学当量，制备纳米或者微米级别的负极材料。
发明内容
空气电池的容量主要取决于负极材料的电化学当量。本发明要解决的技术问题是提供目的在于提供一种比锌和镁的电化学当量更高的空气电池负极材料——镁基金属氢化物。本发明将镁氢化物和镁基合金氢化物统称镁基金属氢化物，包括镁氢化物(MgH2)、镁铝合金氢化物、镁锌合金氢化物或它们添加合金元素后得到的镁基金属氢化物。通过吸放氢循环的方法制备金属氢化物细粉，提高这些负极材料的反应活性，降低电极阻抗，提高电池的电输出性能。 为了解决上述问题，本发明提供了一种用于空气电池负极的镁基金属氢化物，以其化学通式表示为MgMxnyHz，式中M为Al或Zn中至少一种；n为Ca、 La、 Ce、 Ml或Mm中至少一种，其中Ml为富镧混合稀土， Mm为富铈混合稀土 ；式中的x为0 2，y为0 l，z
< 4。 本发明还提供了一种制备上述镁基金属氢化物的方法，包括下述步骤 (i)按照原子配比为Mg : m : n=i : (o 2) : (o i)确定金属单体的镁、
铝、锌和添加元素钙、镧、铈、富镧混合稀土及富铈混合稀土的用量，然后混合，并在氩气保
护下加热至600°C 80(TC，保温0. 5 2小时后冷却，得到镁基合金； (2)将得到的镁基合金用机械的方法破碎成粒径为2毫米以下的颗粒，置于不锈
钢反应器中，升温至35(TC，抽真空至反应器压力小于10—、orr，然后加氢升压至40大气压
进行氢化；在200°C 45(TC之间进行1 10次的升温减压和降温增压，以达到放氢吸氢循
环的目的，最后一次吸氢后冷却之室温，得到相应的镁基金属氢化物； 当铝、锌和添加元素用量均为零时，以金属镁单体为原料，直接实施步骤(2)。 本发明还进一步提供了一种制备上述镁基金属氢化物的方法，包括下述步骤 (i)按照原子配比为Mg : m : n=i : (0 2) : (o i)确定金属单体的镁、
铝、锌和添加元素钙、镧、铈、富镧混合稀土及富铈混合稀土的用量，将各组分的金属粉末置
于不锈钢球磨罐中使用高速行星磨，在氩气保护下球磨成镁基金属合金；
(2)将镁基机械合金置于不锈钢反应器中，升温至30(TC，抽真空至反应器压力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化；当反应器内氢压不再下降时，说明镁基金属合金已被氢化，形成镁基金属氢化物粉末； 当铝、锌和添加元素用量均为零时，将金属镁单体用球磨法破碎成粒径为2毫米以下的颗粒后，直接实施步骤(2)。
本发明的有益效果是 (1)镁基金属氢化物的电化学当量是锌的2 4倍，是镁的1. 2 1. 8倍，使用镁
基金属氢化物作为空气电池的负极材料可大大提高空气电池的容量。
(2)可用于大规模生产空气电池的纳米级负极材料，合成工艺简便。
(3)负极材料生产过程无污染，完全绿色，成本低廉，有利于空气电池技术的普及。
图1是不同粒径镁粒子的氢化行为；
图2是镁氢化物形成后的形貌；
图3是氢化反应后试样的X射线分析结果； 图4是Mg^在氯化铵溶液(2摩尔/升)中的放电曲线。
具体实施例方式
MgH2的含氢量可达7. 6wt. % ，在空气和水中不发生自燃、化学分解和水解，是在常 温下保持化学稳定和热稳定的金属氢化物中含氢量最高的金属氢化物。MgH2发生电化学氧 化时可提供4个电子，具有很高的电化学当量(4. 06Ah/g)，其中2个电子来源于Mg的电化 学氧化，另两个电子来源于氢的电化学氧化。与锌空气电池中的锌和镁空气电池中的镁相 比，MgH2可提供多一倍的电子。因此Mg^的电化学当量是锌电化学当量(0.88Ah/g)的4. 6 倍，是镁电化学当量(2. 20Ah/g)的1. 8倍。 在镁中添加第二合金元素和第三合金元素以提高MgHj勺电化学氧化反应速度。合 金化后，为了不至于发生电化学当量的大幅减小，所添加的合金元素应选择在常温下也能 发生电化学氧化反应的元素如Al、 Zn、 Ca、 La、 Ce、Ml、Mm， Ml为富镧混合稀土， Mm为富铈混 合稀土。由于这些元素都比镁重，在镁中添加这些元素都会使电化学当量减小。但Ca、La、 Ce、Ml、Mm为吸氢元素，它们的添加不会导致镁基氢化物中含氢量的大幅减小，因此电化学 当量的减小有限。 作为空气电池负极材料的镁基金属氢化物可用通式MgMxNyHz来表示，M = Al、 Zn ; N = Ca、 La、 Ce、 Ml禾口 Mm， x = 0 2 ;y = 0 1 ;z < 4。 制备镁基金属氢化物必须先制备镁基合金。按合金成分的原子比，秤取各金属， 将金属镁和其他金属放入坩埚，置于氩气保护的管式炉或箱式炉内，在氩气保护下升温至 600 800°C ，并保持0. 5 2小时后冷却之室温，得到块状镁基合金。用机械破碎方法进行 破碎，通过筛选获得粒径小于2毫米的镁基合金粒子，置于不锈钢反应器中，升温至350°C， 抽真空至反应器压力小于10—^orr，然后加氢升压至40大气压进行氢化。在200°C 450°C 之间进行1 10次的升温降温，以达到放氢吸氢循环的目的，最后一次吸氢后冷却之室温， 得到相应的金属氢化物细粉。 也可按比例秤取金属镁粉和其他金属粉，置于不锈钢球磨罐中，放入不锈钢球，使 用高速行星磨，在氩气保护下球磨成镁基机械合金。将镁基机械合金置于不锈钢反应器中， 升温至30(TC，抽真空至反应器压力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化。当 反应器内氢压不再下降时，说明机械合金已被氢化，形成金属氢化物粉末。采用球磨法可制 备任意成分配比的合金，得到的粉末活性较好，易于氢化，可调制出不受合金成分控制的镁 基金属氢化物。 下面结合具体实施方式
对本发明进一步详细描述 实施例一 以MgH2为空气电池的负极材料(x = 0、 y = 0、 z = 2) MgH2可通过选取粒径在2毫米以下的镁金属颗粒，置于不锈钢反应器中，升温至
35(TC，抽真空至反应器压力10—3T0rr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化，此时镁开
始吸氢而使反应器内压力下降。如图l所示，为不同粒径镁粒子的氢化行为。镁氢化物形
成后的形貌如图2所示，其X射线分析结果如图3所示。 当反应器内氢压不再下降时，说明镁已经全部转变成镁氢化物(MgH》，然后升温 至45(TC，将反应器压力将至1大气压进行放氢。待氢气全部释放完毕后，将反应器温度降
5至20(TC再进行氢化，待反应器内压力不再下降时，反应器降温至室温，从反应器取出后得 到MgH2粉末。经过球磨后得到粒径小于10微米的细粉，将MgH2细粉与粘结剂CMC溶液调 制成浆料涂敷到泡沫镍中，室温干燥后就可制成空气电池的负极。图4为MgH2在氯化铵溶 液中的放电曲线。MgH2的电化学氧化反应为MgH2+40H— — Mg (OH) 2+2H20+4e 其电化学当量可达到4. 06Ah/g，与空气构成氢化物空气电池的电池反应为 MgH2+02 — Mg (OH) 2 理论电压为2. 07V，理论能量密度可达8388Wh/Kg。 实施例二 以Mg3LaH9为空气电池的负极材料(N = La ;x = 0、 y = 1/3、 z = 3)
按镁和镧的原子比3 : 1的比例，秤取小块金属镁73. 2克，小块金属镧138. 9 克，将金属镁和金属镧放入坩埚，置于氩气保护的管式炉内，在氩气保护下升温至800°C ，在 80(TC下保持2小时后冷却之室温得到块状Mg山a。用机械破碎方法进行破碎，通过筛选获 得粒径小于2毫米的Mg3La粒子，置于不锈钢反应器中，升温至350°C ，抽真空至反应器压力 10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化，此时Mg3La开始吸氢而使反应器内压力 下降。当反应器内氢压不再下降时，说明Mg山a已经全部转变成氢化物(Mg3LaH9);升温至 45(TC进行减压脱氢。然后再降温至20(TC进行增压吸氢，以达到最大吸氢量。然后降温至 室温，从反应器取出后得到Mg3LaH9粉末，其粒径小于10微米。将Mg3LaH9细粉、炭黑、PVA
与水按质量比i : 0.3 : o. i : 3混合调制成浆料涂敷到泡沫镍中，室温干燥后得到用作
为空气电池的负极。 Mg3LaH9的电化学氧化反应为 Mg3LaH9+180H— — 3Mg (OH) 2+La (OH) 3+9H20+18e Mg3LaH9的电化学当量可达到2. 18Ah/g，与空气构成氢化物空气电池时，
电池反应为Mg3LaH9+4. 502 — 3Mg (OH) 2+La (OH) 3 实施例三以Mg2CaH6为空气电池的负极材料(N = Ca ;x = 0、 y = 1/2、 z = 3)
按镁和钙的原子比2 : 1的比例，秤取小块金属镁48.8克，小块金属钙40克， 将金属镁和金属钙放入坩埚，置于氩气保护的箱式炉内，在氩气保护下升温至72(TC，在 72(TC下保持1小时后冷却之室温得到块状Mg^a。用机械破碎方法进行破碎，通过筛选获 得粒径小于2毫米的Mg2Ca粒子，置于不锈钢反应器中，升温至350°C ，抽真空至反应器压 力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化，此时Mg2Ca开始吸氢而使反应器内 压力下降。当反应器内氢压不再下降时，说明Mg^a已经全部转变成氢化物(Mg^aHe)，通过 20(TC与400°C间的升温和降温进行吸放氢，经过5次吸放氢循环，以达到最大吸氢量。再 吸氢后降温至室温，从反应器取出后得到Mg2CaH6粉末，筛取粒径小于10微米的Mg2CaH6细 粉。将Mg^aHe细粉、炭黑、PVA与水按质量比1 : 0.4 : 0. 1 : 3混合调制成浆料涂敷到 泡沫镍中，室温干燥后得到用作为空气电池的负极。Mg^aHe的电化学氧化反应为
Mg2CaH6+120H— — 2Mg (OH) 2+Ca (OH) 2+6H20+12e Mg2CaH6的电化学当量可达到3. 39Ah/g，与空气构成氢化物空气电池，
电池反应为Mg2CaH6+602 — Mg (OH) 2+Ca (OH) 2 实施例四以Mg12CeH26为空气电池的负极材料(N = Ce ;x = 0、 y = 1/12、 z = 2. 1667)
按镁和铈的原子比12 : 1的比例，秤取小块金属镁292. 8克，小块金属铈140 克，将金属镁和金属铈放入坩埚，置于氩气保护的管式炉内，在氩气保护下升温至650°C ，在 65(TC下保持1小时后冷却之室温得到块状Mg^Ce。用机械破碎方法进行破碎，通过筛选获 得粒径小于2毫米的Mg12Ce粒子，置于不锈钢反应器中，升温至35(TC，抽真空至反应器压 力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化，此时Mg12Ce开始吸氢而使反应器内 压力下降。当反应器内氢压不再下降时，说明Mg^Ce已经全部转变成氢化物(Mg12CeH26);升 温至45(TC进行减压脱氢。然后再降温至20(TC进行增压吸氢，以达到最大吸氢量。然后降 温至室温，从反应器取出后得到Mg12CeH26粉末，其粒径小于20微米。将Mg12CeH26细粉、炭
黑、PVA与水按质量比i : 0.3 : o. i : 3混合调制成浆料涂敷到泡沫镍中，室温干燥后得
到用作为空气电池的负极。 Mg12CeH26的电化学氧化反应为 CeMg12H26+520H— — 12Mg (OH) 2+Ce (OH) 2+26H20+52e Mg12CeH26的电化学当量可达到3. 04Ah/g，与空气构成氢化物空气电池，电池反应 为Mg12CeH26+1302 — 12Mg(0H)2+Ce(0H)2 实施例五以MgZnH2为空气电池的负极材料(M = Zn ;x = 1、 y = 0、 z = 2)
按镁和锌的原子比1 : 1的比例，秤取小块金属镁24. 4克，小块金属锌65. 4克， 将金属镁和金属锌放入坩埚，置于氩气保护的管式炉内，在氩气保护下升温至60(TC，在 60(TC下保持0. 5小时后冷却之室温得到块状MgZn。用机械破碎方法进行破碎，通过筛选获 得粒径小于2毫米的MgZn粒子，置于不锈钢反应器中，升温至32(TC，抽真空至反应器压力 10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化，此时MgZn开始吸氢而使反应器内压力 下降。当反应器内氢压不再下降时，说明MgZn已经全部转变成氢化物(MgZnH2)，经过5次 吸放氢循环，吸氢后降温至室温，从反应器取出后得到MgZnH2粉末，经过球磨后得到粒径小 于20微米。将Mg^CeH26细粉、炭黑、PVA与水按质量比1 : 0. 3 : 0. 1 : 3混合调制成浆 料涂敷到泡沫镍中，室温干燥后得到用作为空气电池的负极。MgZnH2的电化学氧化反应为
MgZnH2+60H— — Mg (OH) 2+ZnO+3H20+6e MgZnH2的电化学当量可达到1. 75Ah/g，与空气构成氢化物空气电池，
电池反应为MgZnH2+l. 502 — Mg (OH) 2+ZnO 实施例六:以Mg17Al12H34为空气电池的负极材料(M = Al ;x = 0. 706、 y = 0、 z = 2) 按镁和铝的原子比17 : 12的比例，秤取小块金属镁414.8克，小块金属铝324 克，将金属镁和金属铝放入坩埚，置于氩气保护的管式炉内，在氩气保护下升温至655°C ，在 655t:下保持1. 5小时后冷却之室温得到块状MgnA1^。用机械破碎方法进行破碎，通过筛选 获得粒径小于2毫米的Mg17Al12粒子，置于不锈钢反应器中，升温至350°C ，抽真空至反应器 压力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化，此时Mg17Al12开始吸氢而使反应器 内压力下降。当反应器内氢压不再下降时，说明MgnAL经全部转变成氢化物(Mg17Al12H34)， 经过5次吸放氢循环，吸氢后降温至室温，从反应器取出后得到Mg17Al12H34粉末，经过球磨 后得到粒径小于20微米。MguAl^H34细粉、炭黑、CMC与水按质量比1 : 0. 3 : 0. 1 : 3混 合调制成浆料涂敷到泡沫镍中，室温干燥后得到用作为空气电池的负极。其电化学氧化反
Mg17Al12H34+1040H— — 17Mg (OH) 2+12Al (OH) 3+34H20+104e Mg17Al12H34的电化学当量可达到3. 61Ah/g，与空气构成氢化物空气电池时，电池反 应为:Mg17Al12H34+18H20+2602 — 17Mg (OH) 2+12Al (OH) 3 实施例七以Mg16AlLa2H38为空气电池的负极材料(M = Al、 N = La ;x = 0. 0625、 y = 0. 125、 z = 2. 375) 按镁、铝和镧的原子比16 : 1 : 2的比例，秤取小块金属镁390.4克，小块金属铝 27克，小块金属镧277. 8克，将金属镁、金属铝和金属镧放入坩埚，置于氩气保护的管式炉 内，在氩气保护下升温至80(TC，在80(TC下保持2小时后冷却之室温得到块状Mg16AlLa2。 用机械破碎方法进行破碎，通过筛选获得粒径小于2毫米的Mg16AlLa2粒子，置于不锈钢反 应器中，升温至35(TC，抽真空至反应器压力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进 行氢化，此时MgwAlLa2开始吸氢而使反应器内压力下降。当反应器内氢压不再下降时， 说明MgwAlL^已经全部转变成氢化物(Mg16AlLa2H38);升温至45(TC进行减压脱氢。然后 再降温至25(TC进行增压吸氢，以达到最大吸氢量。然后降温至室温，从反应器取出后得 到Mg16AlLa2H38粉末，其粒径小于10微米。将Mg16AlLa2H38细粉、炭黑、PVA与水按质量比
i : 0.3 : o. i : 3混合调制成浆料涂敷到泡沫镍中，室温干燥后得到用作为空气电池的负极。 Mg16AlLa2H38的电化学氧化反应为Mg16AlLa2H38+790H— — 16Mg (OH) 2+Al (OH) 3+2La (OH) 3+38H20+79e Mg16AlLa2H38的电化学当量可达到2. 89Ah/g，与空气构成氢化物空气电池时，电池
反应为 Mg16AlLa2H38+l. 5H20+19 . 7 502 — 16Mg (OH) 2+Al (OH) 3+2La (OH) 3 实施例八以Mg16ZnCa2H36为空气电池的负极材料(M = Zn、 N = Ca ;x = 0. 0625、
y = 0. 125、 z = 2. 25) 按镁、锌和钙的原子比16 : 1 : 2的比例，秤取小块金属镁390.4克，小块金属 锌65. 4克，小块金属钙80克，将金属镁、金属锌和金属钙放入坩埚，置于氩气保护的管式炉 内，在氩气保护下升温至72(TC，在72(TC下保持2小时后冷却之室温得到块状Mg16ZnCa2。 用机械破碎方法进行破碎，通过筛选获得粒径小于2毫米的Mg16AlLa2粒子，置于不锈钢反 应器中，升温至35(TC，抽真空至反应器压力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进 行氢化，此时MgwZnC^开始吸氢而使反应器内压力下降。当反应器内氢压不再下降时， 说明MgwZnC^已经全部转变成氢化物(Mg16ZnCa2H36);升温至45(TC进行减压脱氢。然后 再降温至30(TC进行增压吸氢，以达到最大吸氢量。然后降温至室温，从反应器取出后得 到Mg16ZnCa2H36粉末，其粒径小于10微米。将Mg16ZnCa2H36细粉、炭黑、PVA与水按质量比
i : 0.3 : o. i : 3混合调制成浆料涂敷到泡沫镍中，室温干燥后得到用作为空气电池的负极。 Mg16ZnCa2H36的电化学氧化反应为Mg16ZnCa2H36+740H— — 16Mg (OH) 2+ZnO+2Ca (OH) 2+37H20+74e Mg16ZnCa2H36的电化学当量可达到3. 47Ah/g，与空气构成氢化物空气电池时，电池 反应为Mg16ZnCa2H36+18. 502 — 16Mg (OH) 2+ZnO+2Ca (OH) 2
8
实施例九以MgAlaiH2为空气电池的负极材料(M = Al ;x = 0. 1、 y = 0、 z = 2)
按镁、铝的原子比1 : 0. l的比例，秤取金属镁粉(小于100目)12.2克，金属铝 粉(小于100目)1.35克，置于内径30毫米、容积50毫升的不锈钢球磨罐中，放入7个直 径为10毫米的不锈钢珠，使用高速行星磨，在氩气保护下以500rpm的转速球磨10小时后， 得到镁铝机械合金。将镁铝机械合金置于不锈钢反应器中，升温至30(TC，抽真空至反应器 压力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化。当反应器内氢压不再下降时，说 明MgAl。」已被氢化，形成金属氢化物粉末。 实施例十以MgZn。.。5H2为空气电池的负极材料(M = Zn ;x = 0. 05、y = 0、z = 2)
按镁、锌的原子比1 : 0. 05的比例，秤取金属镁粉(小于100目)1. 22克，金属锌 粉(小于IOO目)1.63克，置于内径30毫米、容积50毫升的不锈钢球磨罐中，放入7个直 径为10毫米的不锈钢珠，使用高速行星磨，在氩气保护下以800rpm的转速球磨7小时后， 得到镁锌机械合金。将镁锌机械合金置于不锈钢反应器中，升温至30(TC，抽真空至反应器 压力10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化。当反应器内氢压不再下降时，说 明MgZn。.。5已被氢化，形成金属氢化物粉末。 最后，还需要注意的是，以上公布的仅是本发明的具体实施例。本领域的普通技 术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范 围。
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权利要求
一种用于空气电池负极的镁基金属氢化物，以化学通式表示为MgMxNyHz，式中M为Al或Zn中至少一种；N为Ca、La、Ce、Ml或Mm中至少一种，其中Ml为富镧混合稀土，Mm为富铈混合稀土；式中的x为0～2，y为0～1，z＜4。
2. —种制备权利要求1所述镁基金属氢化物的方法，包括下述步骤(1) 按照原子配比为Mg : m : n= i : (o 2) : (o i)确定金属单体的镁、铝、锌和添加元素钙、镧、铈、富镧混合稀土及富铈混合稀土的用量，然后混合，并在氩气保护下加热至600°C 80(TC，保温0. 5 2小时后冷却，得到镁基合金；(2) 将得到的镁基合金用机械的方法破碎成粒径为2毫米以下的颗粒，置于不锈钢反 应器中，升温至35(TC，抽真空至反应器压力小于10—、orr，然后加氢升压至40大气压进行 氢化；在200°C 45(TC之间进行1 10次的升温减压和降温增压，以达到放氢吸氢循环的 目的，最后一次吸氢后冷却之室温，得到相应的镁基金属氢化物；当铝、锌和添加元素用量均为零时，以金属镁单体为原料，直接实施步骤(2)。
3. —种制备权利要求1所述镁基金属氢化物的方法，包括下述步骤(1) 按照原子配比为Mg : m : n= i : (o 2) : (o i)确定金属单体的镁、铝、锌和添加元素钙、镧、铈、富镧混合稀土及富铈混合稀土的用量，将各组分的金属粉末置于不锈钢球磨罐中使用高速行星磨，在氩气保护下球磨成镁基金属合金；(2) 将镁基机械合金置于不锈钢反应器中，升温至30(TC，抽真空至反应器压力 10—3Torr以下，然后加氢升压至40大气压进行氢化；当反应器内氢压不再下降时，说明镁基 金属合金已被氢化，形成镁基金属氢化物粉末；当铝、锌和添加元素用量均为零时，将金属镁单体用球磨法破碎成粒径为2毫米以下 的颗粒后，直接实施步骤(2)。
全文摘要
本发明涉及一种空气电池的负极材料，旨在提供一种用于空气电池负极的镁基金属氢化物及其制备方法。镁基金属氢化物以其化学通式表示为MgMxNyHz，式中M为Al或Zn中至少一种；N为Ca、La、Ce、Ml或Mm中至少一种，其中M1为富镧混合稀土，Mm为富铈混合稀土；式中的x为0～2，y为0～1，z＜4。本发明中镁基金属氢化物的电化学当量是锌的2～4倍，是镁的1.2～1.8倍，使用镁基金属氢化物作为空气电池的负极材料可大大提高空气电池的容量；可用于大规模生产空气电池的纳米级负极材料，合成工艺简便；负极材料生产过程无污染，完全绿色，成本低廉，有利于空气电池技术的普及。
文档编号C01B6/00GK101693523SQ200910154028
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月22日 优先权日2009年10月22日
发明者刘宾虹, 朱京科, 李洲鹏 申请人:浙江大学;