专利名称：非晶态储氢合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种储氢合金，特别是一种抗蚀性好，合金容量衰退慢，循环稳定性好 的非晶态储氢合金。
背景技术：
La-Mg-Ni系储氢合金具有比AB5型合金更高的放电容量，成为新型高容量贮氢电 极合金的一个重要研究方向。但由于其抗蚀性差，合金容量衰退较快，循环稳定性差，导致 难以实际应用。例如出版物《电化学》于2008年11月第14卷第四期出版的文章《LaMgn&+Ni合金 电极电化学性能研究》(文章编号为1006-3471 (2008) 04-0415-03)，其公开了 LaMgJr+Ni 合金具有较好的放电容量，但其合金容量衰退较快，循环稳定性差。近年来的研究表明，控制合金元素化学计量比是提高合金电化学性能的一个重要 途径。如何获得具有更高的放电容量，合金容量衰退慢，循环稳定性更好的非晶态储氢合金 一直是本领域的技术人员研究的课题。
发明内容
本发明的目的是提供给一种合金容量衰退慢，循环稳定性好的非晶态储氢合金。为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案是一种非晶态储氢合金，其化学计 量比为LaMgn&+200% Ni+X% La，上述百分比为质量百分比，其中X = 5或10。上述，当X = 5时，即化学计量比为LaMgn&+200% Ni+5% La时，合金电极达到最 大放电容量，循环稳定性好。结构分析表明，球磨20h该系列合金都呈非晶态，La添加后合金颗粒得到明显细 化；电化学研究表明，La添加后，合金电极充电阻力减小，放电容量随La含量的增加而增 大，适量La的添加改善了合金电极的循环稳定性和动力学性能。球磨20h合金均为非晶态，Ni、La颗粒已完全溶于主相中，La元素添加使合金散 射峰更加宽化。由合金充放电曲线说明，合金均有良好的吸放氢特性，La元素添加使合金电极充 电平台降低，充电阻力减小，这主要与合金的非晶态程度增加有关。合金电极的电化学分析表明，La添加对合金的活化性能没有明显的影响，合金 电极的最大放电容量逐渐增大，循环稳定性先增强后减弱。X = 5时，达到最大放电容量 597. 2mAh. g—1，充放电30周循环后容量保持率为53. 5%，表现出较好的综合电化学性能。合金电极的高倍率放电性能测试表明，La元素的添加，使合金的HRD值先增大后 减小，适量的La元素的替代会显著提高合金电极高倍率放电性能。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图 1 为 LaMgnZr+200% Ni+x% La(χ = 0,5,10)合金的 XRD 图谱。图 2 为 LaMgn&+200% Ni 合金的 SEM 图。图 3 为 LaMgn&+200% Ni+5% La)合金的 SEM 图。
图 4 为 LaMgn&+200% Ni+10% La 合金的 SEM 图。图5为LaMgn&+200% Ni+x% La(χ = 0,5,10)合金电极的首次充放电曲线。图6为LaMgn&+200% Ni+x% La(χ = 0,5,10)合金电极放电容量随充放电循环 次数增加的关系曲线。图7为LaMgn&+200% Ni+x% La(χ = 0,5,10)合金电极高倍率放电性能曲线。
具体实施例方式一种非晶态储氢合金，其化学计量比为LaMgn&+200% Ni+X% La，上述百分比为 质量百分比，其中X = 5或10。本合金通过以下方法制备采用La、Mg和& (纯度均大于99.5% )，按原子比为 1 11 1的比例混合，在氩气保护气氛下熔炼制得LaMg11^"合金。将铸锭合金在充满氩 气的手套箱中机械粉碎过200目筛后，和Ni粉(纯度>99%)、La粉按设定比例混合，装 入不锈钢球磨罐中(球料比为35 1)，充入高纯氩气保护，以转速为350r. mirT1球磨(采 用QM-ISP球磨机)，时间为20h，将球磨合金过400目的筛后，放入干燥密封的玻璃容器备 用。利用本合金电极的制备将球磨所得合金粉、镍粉和粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF) 按1 3 0.4的质量比均勻混合，滴加粘接剂调成糊状，均勻涂覆在IX 7cm泡沫镍网的 IX3cm的任意一端，烘干，对叠，在FW-4型压片机上以15MPa的压力将其压制成合金电极。电化学性能测试合金电极的电化学性能测试在标准开口式三电极系统中进行， 负极研究电极，正极Ni (0H)2/Ni00H，参比电极Hg/HgO，电解液Κ0Η水溶液(6mol. Γ1)。 合金电极放电容量，循环寿命及高倍率性能均在Land电池测试仪上进行。进行电化学测 试时，各电极均先在KOH水溶液中静置3h，以300mA. g—1恒电流充电4h，充电完成后，静置 40min,以50mA. g—1恒电流放电至-0. 5V，测试环境温度为30°C。结构及表面形貌分析使用X射线粉末衍射(Bruker D8)检测合金的相结构，射线 源为Cu KaU = 0. 15406nm)，扫描速率0. 02° /sec。采用JSM6300型扫描电子显微镜对 合金粉末进行了形貌观察。上述的测试与分析结果如下1、结构分析如图1所示，球磨后三种合金都只呈现单一的“馒头状”漫散射峰，说 明Ni、La颗粒已完全溶于主相中，合金形成均一的非晶相，La加入后，合金漫散射峰变宽， 其峰位均移向高角区，合金半高宽(弧度)增大，说明合金非晶态程度增加。合金粉末晶粒尺寸采用Scherrer表达式进行计算，计算结果如表1所示Scherrer 表达式彡
LcosO式中(KL，θ分别代表晶粒直径、校正后的半高宽(弧度)和衍射角。LaMgnZr+200% Ni+x% La(χ = 0,5,10)合金衍射峰峰位及晶粒尺寸如表1所示表lLaMgnZr+200% Ni+x% La(χ = 0,5,10)合金衍射峰峰位及晶粒尺寸
权利要求
一种非晶态储氢合金，其特征在于其化学计量比为LaMg11Zr+200％Ni+X％La，上述百分比为质量百分比，其中X＝5或10。
2.根据权利要求1所述的非晶态储氢合金，其特征在于化学计量比为LaMgn&+200% Ni+5% La。
全文摘要
本发明公开了一种非晶态储氢合金，其化学计量比为LaMg11Zr+200％Ni+X％La，上述百分比为质量百分比，其中X＝5或10；本合金呈非晶态，La添加后合金颗粒得到明显细化；电化学研究表明，La添加后，合金电极充电阻力减小，放电容量随La含量的增加而增大，适量La的添加改善了合金电极的循环稳定性和动力学性能。
文档编号C22C45/04GK101985726SQ20101051657
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者刘子利, 刘希琴, 刘新波, 闫新春 申请人:南京航空航天大学