[00017198]一种镍氢电池用超晶格贮氢合金及其制备方法

技术简介 　　镍氢电池以其容量高于镍镉电池，以其安全性能、价格优势优于锂离子电池，以其清洁环保优于铅酸电池等优点，从而使其应用范围得以推广。镍氢电池若要生存，其性能指标如容量、寿命必须不断提高。目前，镍氢电池的正极材料Ni(OH)2的容量开发已接近饱和，所以我们只能从负极材料储氢合金上寻求突破。 　　镍氢电池用超晶格RE-Mg-Ni系贮氢合金自问世以来便以其高容量、易活化的优势受到人们的广泛关注。我们可以把RE-Mg-Ni系贮氢合金的主相晶格单元看作是AB5亚结构单元和AB2亚结构元交替层叠排列而成的。该类合金的容量高达410mAh/g，高出纯AB5型贮氢合金容量近20%，原因是在该类合金相结构晶格单元中包含贮氢量更高的AB2亚结构单元。尽管该类合金具有高的电化学容量已被国内外研究者证实，但是它的充放电循环寿命差的缺点一直没有明显改善，限制了该合金的商业应用。本研究首次系统地揭示了该合金相组成和微结构以及性能之间的关系；揭示了该合金微结构与充放电循环性能衰减的机理，为该合金组分和制备工艺的确立奠定了理论基础。本技术旨在通过优化合金成分和退火热处理等方法，开发出了一种面向市场的高容量、长寿命的镍氢电池用超晶格RE-Mg-Ni系贮氢合金。 　　该技术具有自主知识产权，掌握了国内先进水平的核心技术，所制备的镍氢电池用超晶格贮氢合金已具备了规模化产业推广的条件。今后的工作重点集中在进一步降低成本上。 　　应用领域 　　行业优势 　　超晶格RE-Mg-Ni储氢合金以高出传统AB5型合金20%的容量而备受关注，由于该类合金表现出良好的低温性能，因此可广泛适用用于野外低温作业，同时还可将其用途拓宽至军事领域。除此之外，该类合金对Co的需求大大减少，可以使原料成本降低10%。 　　本项目以实现超晶格RE-Mg-Ni储氢合金的产业化为出发点，改进该类合金的制备方法，大幅提高该类合金的性能，势必在市场竞争中具备独有的竞争力。 　　技术优势 　　1. 首次提出分步熔炼的方法，确保元素的均匀性和可控性。 　　2. 以该工艺制备得到的合金，循环稳定性好，克服了合金在初始循环过程的容量过度衰减的不足。 　　市场前景 　　社会效益 　　第一，促进超晶格RE-Mg-Ni储氢合金的产业化，进而大力推动镍氢电池生产企业的发展，特别是动力电池生产企业及电动车辆生产企业的飞速发展，缓解石油资源紧张的状况，减少大气污染物排放，提高空气质量等。第二，促进镍氢电池在型储能电池中的发展，储能电池的发展将会促进储能电池在太阳能发电系统中的应用，对利用新能源与保护环境均能多出巨大贡献。第三，促进超晶格RE-Mg-Ni储氢合金的产业化后，还将带动国内上游企业的发展，生产稀土、镍业、钴业和电解液等众多企业都将不同程度的受益。