稀土貯氫合金鑄片產(chǎn)業(yè)化技術(shù)
中國生產(chǎn)的鎳氫電池性能與國外相比差距還很大,這是由于工藝設(shè)備落后、材料性能較差等原因造成的,電池的一致性、穩(wěn)定性均有待提高。日本稀土貯氫合金全部采用片鑄(Strip Casting)工藝生產(chǎn),我國則全部采用模鑄(Mold Casting)工藝生產(chǎn)。在國家“八六三”計(jì)劃支持下,開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稀土貯氫合金的鑄片產(chǎn)業(yè)化技術(shù),達(dá)到日本同期水平。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有:(1)可以提高稀土貯氫合金的比容量。相同成分的稀土貯氫合金采用模鑄工藝生產(chǎn)比容量為320mAh/g,如果采用片鑄工藝生產(chǎn)則比容量提高到340mAh/g;(2)活化速度快。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金需要10-15個(gè)完全沖放周期才能達(dá)到最大吸氫量,片貯工藝則只需要2-3個(gè)完全沖放周期。(3)抗氧化、耐腐蝕、壽命長。片鑄工藝生產(chǎn)的相同成分稀土貯氫合金比模鑄工藝生產(chǎn)的抗氧化和耐腐蝕性能好,使用壽命長200個(gè)循環(huán)周期;(4)可以降低原材料成本。例如生產(chǎn)比容量為320mAh/g的稀土貯氫合金,采用片鑄工藝可以大幅度降低金屬鈷,降幅達(dá)到30%-50%;(5)能耗降低。片鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金全部有均勻細(xì)小的柱狀晶組成、相分布均勻、偏析降低到最低限度、沒有富錳析出,不需要熱處理。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金偏析嚴(yán)重、富錳相析出,因此需要熱處理來消除或減弱。 LaNi5型稀土貯氫合金是1969年荷蘭菲利浦公司發(fā)現(xiàn)的,它具有電化學(xué)容量高、循環(huán)工作壽命長、對(duì)電解液有良好的耐蝕性、對(duì)過充電時(shí)正極產(chǎn)生的氧要有良好的耐氧化性、電催化活性高、反應(yīng)阻力(氫過電壓)小、氫擴(kuò)散速率大、電極反應(yīng)可逆性好、在電池工作溫度范圍(-20~+60)內(nèi)有合適的氫平衡分解壓、無污染。稀土貯氫合金的重要應(yīng)用是它可以被用作鎳氫電池的陰極材料。鎳氫電池與傳統(tǒng)的鎳鎘電池相比,其能量密度提高兩倍,廣泛應(yīng)用于能源、化工、電子、宇航、軍事及民用各個(gè)方面,如筆記本電腦、計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、收錄機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、通訊器材、電動(dòng)工具、混合動(dòng)力汽車等。
北京科技大學(xué)
2021-04-11