鎳氫(MH-Ni)電池自1989年商業化以來,其負極材料主要是LaNi5型儲氫合金。隨著鎳氫電池制備技術的不斷提升以及性能的極大提高,其應用領域更加廣泛,對電池材料性能的要求也越來越高,特別是與電池能量密度密切相關的電極材料的容量性能。電池的容量主要是由電池正、負極的容量確定的,但正極氫氧化亞鎳的容量提高已經有限,因此人們就把研究重點放在了負極儲氫合金的研究上面。
LaNi5型儲氫負極合金的實際最大容量(350 mAh g–1)已經接近其理論值(372 mAh g–1),進一步提高相當困難,因此,必需研究開發具有更高容量的新型儲氫合金。
近年來,高容量La-Mg-Ni系儲氫合金(理論容量超過400 mAh g–1,實際最大容量390 mAh g–1)的研究獲得了許多有價值的成果,已產業化并應用于制造低自放電鎳氫電池和某些高容量鎳氫電池。但La-Mg-Ni合金的制備工藝成本高或工藝過程復雜,主要原因在于:合金中必需含有的活潑金屬元素Mg的蒸汽壓高,易揮發,使得高溫熔煉合金的成分難以控制,同時揮發的微細鎂粉易燃易爆而存在安全隱患。國內主要使用高價值的氦氣作為保護氣制備La-Mg-Ni合金,日本采用熔煉La-Ni合金然后擴散Mg的二次制備工藝技術。
為了解決La-Mg-Ni基儲氫合金制備工藝存在的問題,包頭稀土研究院儲氫材料項目組經過多次試驗研究發現,用Y元素替代La-Mg-Ni基儲氫合金中的Mg元素,獲得了同樣高容量的La-Y-Ni儲氫合金,可直接用真空感應熔煉法制備。2014年以來,開發的A2B7型La-Y-Ni儲氫合金經合理的成分優化后實際放電容量可達到390?mAh g–1,氣相儲氫量可達到1.49 wt%(相應的電化學容量為399?mAh g–1),與La-Mg-Ni基儲氫合金的容量相當,而且由于不含活潑的Mg元素,循環壽命更好。該系列合金已申報8項國家發明專利(已授權5項),申報1項國際PCT發明專利(進入日本、美國)。
目前正在按照鎳(nie)氫電池(chi)對高容量(liang)和(he)低自(zi)放電氫化物負極材料的要求(qiu),進一(yi)步評價和(he)改進La-Y-Ni系儲(chu)(chu)氫合(he)金的性(xing)能(neng),同時建成了儲(chu)(chu)氫合(he)金中(zhong)(zhong)(zhong)試生產線和(he)小型鎳(nie)氫電池(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)試線,開展La-Y-Ni系儲(chu)(chu)氫合(he)金的中(zhong)(zhong)(zhong)試研究和(he)應(ying)用評價工作。