长寿命多元阴极储氢合金 长寿命多元阴极储氢合金属于镍氢电池新负极材料。
由于近年来随着人们对化学电源的需求逐步增加，一些传统的化学电源给环境带来的污染问题日益受到重视，急需开发无污染、高比能量的新化学电源体系。镍氢电池作为一种新型高性能的绿色电池，具有材料新、能量高、无污染的特点，显示极大的市场容量和广阔的产业化前景，成为传统镍镉电池的替代产品而受到了人们的极大关注，因此提高镍氢电池的性能，降低其成本是当务之急。阴极储氢合金的性能是全面提高镍氢电池性能的关键问题之一，同时降低该合金的成本又可使镍氢电池在市场上具有更强的竞争力。在当前广泛使用的混合稀土镍系列阴极储氢合金中，五元高钴合金寿命长，容量稍低；五元低钴合金容量高，寿命稍短。因为钴资源稀缺，其价格比镍高十倍左右，所以低钴合金价格低于高钴合金。以上合金各有其不足之处。
本发明目的是提供了一种六元和六元以上合金。使其在具有合理容量的前提下，保证合金寿命，降低合金成本，以克服五元低钴合金寿命稍短的问题，并提高其价格竞争力。
本发明的内容是这样实现的：
该材料选用以通式为MaM1bNicCodMneAlfM2g的合金体系，其合金体系可选择金属。其中M＝La、Ca、Mm，M1＝Zr、Ti、Hf、V或其组合，M2＝Cr、Mo、Cu、Si或其组合，而且a+b＝1，0≤b≤0.15，4.7＜c+d+e+f+g＜5.4，0.1＜d＜0.5，0.1＜e＜0.5，0.1＜f＜0.5，0.1＜g＜1.5。以此组成制得的合金显示长寿命、低成本。
合金体系由通式MaM1bNicCodMneAlfM2g按合金组成相应的原子比称取纯度为99.9％金属共计50g，在惰性气体保护下使用电弧炉反复熔炼四次，速冷后机械粉碎至小于200目。
取制得的实验合金粉末0.2g与羰基镍粉以重量比为1∶4混合均匀，加压至1×108Pa，静压十分钟，制得直径为13mm的实验电极。
实验电极用电解池中的三电极体系或双电极体系进行电化学性能测试，对电极为四片3×110mm2地镍极板，参比电极为Hg/HgO电极，电解液使用6N KOH+0.5NLiOH溶液。首先将实验电极置于电解液中浸泡六小时，然后在室温条件下进行测试。
本发明提供的阴极储氢合金具有长寿命，低成本(可降低到70-80％)，较高容量(约300mAh/g)和良好的活化及动力学性能，克服了现在广泛使用的五元高钴合金价格贵和五元低钴合金寿命短的缺点。
【附图说明】
图1是六元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4X-射线衍射谱图
图2是六元低钴合金MmNi4.0Co0.3MN0.4Al0.3Cu0.4气固吸氢P-C-T曲线
图3是六元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4和五元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3放电容量-循环次数曲线的比较，NSC-0，NSC-1，NSC-2，NSC-3，NSC-4表示为MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cux其中x依次为0.0、0.1、0.2、0.3、0.4，NSC-0即为五元低钴合金。
图4是六元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4 50mA/g速率下容量-电压曲线
图5是六元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4 300mA/g速率下容量-电压曲线
图6是六元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4放电速率-放电容量曲线
图7是六元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4经不同静置时间的放电容量-放电电压曲线
图8是七元低钴合金MmZr0.1Ni4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4X-射线衍射谱图
图9是七元低钴合金MmZr0.1Ni4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4放电容量-循环次数曲线，NSC4Ti-0.05，NSC4Ti-0.10，NSC4Ti-0.15，NSC4Zr-0.0 5，NSC4Zr-0.10、NSC4Zr-0.15表示为MmM1xNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4其中M1分别为Ti、Zr，x依次为0.05、0.10、0.15。
图10是八元低钴合金Me0.9Zr0.1Ti0.1Ni3.42Co0.48Mn0.35Al0.35Cu0.4放电容量-循环次数曲线
实施例1：按六元低钴合金MmNi4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4式子中所示的各种金属的原子比称取金属原料共50g，原料纯度为99.9％。在氩气(高纯氩)保护下使用电弧炉反复熔炼四次后迅速冷却，以保证其同质性。实验合金机械粉碎至小于200目。该合金X-射线衍射谱图见图1，气固吸氢P-C-T曲线见图2。取制得的实验合金粉末0.2g与羰基镍粉以重量比为1∶4混合均匀，加压至1×108Pa，静压十分钟，制得直径为13mm的实验电极，用电解池中的三电极体系或双电极体系进行电化学性能测试，对电极为四片3×110mm2的镍极板，参比电极为Hg/HgO电极，电解液使用6N KOH+0.5N LiOH溶液。首先将实验电极置于电解液中浸泡六小时，然后在室温条件下进行充放电实验。
上述制得的合金寿命长，可用如下方法进行测试：以200mA/g充电两小时，静置10分钟，以200mA/g放电至-0.55V(相对于Hg/HgO参比电极)，静置5分钟，再充电，反复循环。放电容量-循环次数曲线见图3。这里Cu原子比为0.0、0.1、0.2、0.3的合金作为对照合金一并给出，表明该实验合金寿命较好，每个循环容量衰减小于0.16mAh/g.
上述制得的合金的放电容量较高，动力学性能好，可用如下方法进行测试：以25mA/g充电16小时，静置十分钟，然后放电至电压为1.0V。50mA/g、300mA/g放电速率下容量-电压曲线分别见图4、图5。放电速率-放电容量曲线见图6。
上述制得的合金的自放电小，可用如下方法测试：合金以25mA/g速率充电16小时，分别静置10分钟和97.5小时，再以50mA/g放电至电压为1.0V，经不同静置时间的放电容量-放电电压曲线见图7，计算出合金的自放电率为22％。
实施例2：按七元低钴合金MmZr0.1Ni4.0Co0.3Mn0.4Al0.3Cu0.4式子中所示的各种金属的原子比按与实施例1相同的方法制备合金和电极，再以相同的方法进行性能测试。该合金X-射线衍射谱图见图8。
上述制得的合金寿命长，可用如下方法进行测试：以200mA/g充电两小时，静置10分钟，以200mA/g放电至-0.55V(相对于Hg/HgO参比电极)，静置5分钟，再充电，反复循环。放电容量-循环次数曲线见图9。这里Zr原子比为0.05、0.15，Ti原子比为0.05、0.10、0.15的合金作为对照合金一并给出，表明该实验合金寿命较好。
实施例3：按八元低钴合金Mm0.9Zr0.1Ti0.1Ni3.42Co0.48Mn0.35Al0.35Cu0.4式子中所示的各种金属的原子比按与实施例1相同的方法制备合金和电极，再以相同的方法进行性能测试。
上述制得的合金寿命长，可用如下方法进行测试：以200mA/g充电两小时，静置10分钟，以200mA/g放电至-0.55V(相对于Hg/HgO参比电极)，静置5分钟，再充电，反复循环。放电容量-循环次数曲线见图10。