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镍金属氢化物电池负极用储氢合金.pdf

  • 上传人:Y948****062
  • 文档编号:833370
  • 上传时间:2018-03-15
  • 格式:PDF
  • 页数:10
  • 大小:247.97KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN94110247.5

    申请日:

    1994.05.10

    公开号:

    CN1113963A

    公开日:

    1995.12.27

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情:

    专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:2000.3.29|||授权|||公开|||

    IPC分类号:

    C22C19/03

    主分类号:

    C22C19/03

    申请人:

    中国科学院金属研究所;

    发明人:

    陈朝晖; 吕曼祺; 王玉兰

    地址:

    110015辽宁省沈阳市沈河区文化路72号

    优先权:

    专利代理机构:

    中国科学院沈阳专利事务所

    代理人:

    张晨

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    内容摘要

    一种镍金属氢化物电池负极用储氢合金,通式为M(NiCoMnAl)5,其中M为混合稀土,其特征在于:混合稀土中镨的含量提高到12%~40%(原子百分比)。本发明提供一种具有更高的容量,更长的循环寿命,更好的快充放电性能的镍金属氢化物电池负极用储氢合金。

    权利要求书

    1: 一种镍金属氢化物电池负极用储氢合金,通式为M(NiCoMnAl) 5 ,其中M为混合稀土,其特征在于:混合稀土中镨的含量提高到12%~40%(原子百分比)。
    2: 按权利要求1所述的镍金属氢化物电池负极用储氢合金,其特征在于:混合稀土中镨的含量最好在20~30%。

    说明书


    本发明涉及储氢材料,特别是镍金属氢化物电池负极用储氢合金。

        目前经常使用的蓄电池有镉镍电池、铅酸蓄电池等,近年来比这些电池重量轻而且容量大的高能量电池得到重视,这就是负极采用储氢合金的金属氢化物碱性蓄电池,其能量密度是镉镍电池的1.5~2倍,另外还具有无污染、无记忆效应等优点。可是这种储氢合金电极随着充放电次数的增加,合金微粉化而脱落,致使电池容量降低,并且电极的机械强度下降,经过一段时间极板容量很难维持,例如典型的储氢金属间化合物LaNi5,具有较高的初始容量,但充放电100次左右以后,容量下降到最高容量的60%以下。后来人们研究了用LaNi5-xMx(M:Mn、Ca、Cr、Al、Co)合金制成的负极的循环寿命,发现向合金中添加Co来替代部分Ni能有效地提高电极的循环寿命。用Mn和Al代替部分Ni可使合金具有合适的平台压力和较高的容量。用混合稀土代替镧利于降低合金成本,已实用化应用的M(NiCoMnAl)5(M为混合稀土)就是由此而来的。当然混合稀土中镨的含量较低,一般在11%以下。

        本发明的目的在于提供一种具有更高的容量,更长的循环寿命,更好的快充放电性能地镍金属氢化物电池负极用储氢合金。

        本发明提供了一种镍金属氢化物电池负极用储氢合金,通式为M(NiCoMnAl)5,其中M为混合稀土,其特征在于:混合稀土中镨的含量提高到12%~40%(原子百分比)。通过研究发现,当合金中只改变稀土中镨含量时,随着镨含量的增加,合金的容量、快速充放电性能、循环寿命等性能都有明显改善,犹以稀土中镨含量在20~30%之间为最佳。下面通过实例详述本发明。

        附图1为电极A、B、C的初始放电容量比较(充电电流0.1C,放电0.2C)

        附图2为电极A、B、C的容量与放电电流的关系之比较(充电电流均为0.1C)

        附图3为电极D、E、F初始放电容量之比较(充电电流0.1C,放电0.2C)

        附图4为电极D、E、F的容量与放电电流的关系之比较(充电电流均为0.1C)

        附图5为电极D、E、F在初期10次充放电后,0.6C充放电对电容量与循环次数的关系。

        附图6为电池G放电容量与循环次数的关系。

        实施例1

        将纯度为99%的金属镧、镨、钕、镍、钴、锰、银原料按下列比例:La 0.45,Pr 0.2,Nd 0.35,Ni 4.0,Co 0.4,Mn 0.3,Al 0.3配料后在真空电弧炉中冶炼,再将冶炼得到的合金破碎成220目以下的粉末,将粉末与3%PLA(聚乙烯醇)水溶液调成膏状,将其涂到泡沫镍板上,在60~70℃下烘干,在12MPa的压力下压实,即制成电极A,再与Ni(OH)2正极组成模拟电池,在6MKOH水溶液中进行充放电实验。

        实施例2

        制备方法与实例1相同,成份差异仅在于稀土中成份为La49%,Pr12%,Nd39%,制成电极B。

        实施例3

        制备方法与实施例1相同,成份为La  0.38,Pr  0.3,Nd  0.32,Ni  3.5,Co  0.8,Mn  0.4,Al  0.3,制成电极D。

        实施例4

        制备方法与实例1相同,成份为La  0.44,Pr  0.2,Nd  0.36,Ni  3.5,Co  0.8,Mn  0.4,Al  0.3,制成电极E。

        实施例5

        将混合稀土(成份为La  44%,Ce  2%,Pr  17%,Nd  37%)和纯镍、钴、锰、铝配成以下成份:Ml Ni 3.5,Co 0.8,Mn 6.4,Al 0.3在真空碳管炉中冶炼,将合金粉碎成220目以下粉,将粉表面镀约1μ的镍层。将这种粉末制成负极,再与Ni(OH)2正极组装成AA型电池,此电池为G。

        比较例1

        制法同实例1,成份为La  0.53,Pr  0.05,Nd  0.42,Ni  4.0,Co  0.4,Mn  0.3,Al  0.3,制成电极C。

        比较例2

        制法同实例1,成份为La  0.53,Pr  0.05,Nd  0.42,Ni  3.5,Co  0.8,Mn  0.4,Al  0.3,制成电极F。

        比较例3

        制备方法同实例5,合金成分与实例5类似,只是稀土成份为La  30%,Ce  52%,Pr  5%,Nd  13%,制成电极H。

        上述电极或电池均作了类似实验,各项性能列于图中。

        图1是电极A、B、C初期容量与次数的关系,可以看出实例1和实例2的容量要比比较例1高出20~40mAh/g。图2为电极A、B、C放电容量与放电电流的关系,可以看出实例1电极A和实例2电极B放大电流放电性能明显优于比较例1电极C。

        图3为电极D、E、F初期放电容量的比较,图4为电极D、E、F的放电容量与放电电流以的关系。图5为在0.6C充放电情况下放电容量与循环次数的关系。由这三个较可看出,实例3的电极D和实例4的电极E的电容量、大电流放电性能和循环电容量衰减上都优于比较例2电极F。

        图6为电池G放电容量与循环次数的关系,可以看出该电池最初500次时容量达1200mAh,在11400次左右容量仍保持600mAh。

        图7为电极H的放电容量与循环次数的关系,当循环次数在300次左右,容量下降为60%,所以实例5的合金性能明显优于比较例3。

        电池G性能(mAh)表

        温度  标准

        1.  0.4C充3.5hr  1233  20℃  1000

        0.2C放至1.0V

        2.  0.4C充3.5hr  1133  20℃  900

        1.0C放至1.0V

        3.  0.1C充15hr  1100  20℃  750

        3.0C放至0.8V

        4.  0.4C充3.5hr  1101  20℃  677

        5.0C放至1.0V

        5.  0.4C充3.5hr  1130  -18℃  600

        0.2C放至1.0V

        6.  0.4C充3.5hr  1067  -18℃  300

        1.0C放至0.8V

        由此表可见电池G具有高容量,优异的大电流充放电特性及优异的低温性能。

    关 键  词:
    金属 氢化物 电池 负极 用储氢 合金
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