專利名稱：一種非晶態(tài)NiB儲氫合金電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化加氫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非晶態(tài)NiB儲氫合 金電極的制備方法。
背景技術(shù)：
非晶態(tài)TM-B(TM表示過渡金屬元素)合金目前見諸報道的多是作為催 化加氫材料，最常用的有非晶態(tài)CoB和NiB合金，它具有短程有序而長程 無序的獨特結(jié)構(gòu)。非晶CoB合金的電負性較純金屬Co有顯著下降，在電極 放電反應(yīng)中Co和B很容易被氧化而具有電化學(xué)活性。非晶CoB作為電極合 金時本身就具有300mAh/g的高放電容量，高倍率放電性能和電化學(xué)循環(huán)性 能良好，在300mA/g的高放電率下100次循環(huán)容量僅下降了10。/。。非晶態(tài) CoB合金已被成功應(yīng)用于MgNi儲氬合金的表面改性，改性后合金的吸放氫 動力學(xué)性能和循環(huán)壽命都得到了改善。非晶態(tài)NiB合金和非晶態(tài)CoB合金同為催化加氫材料，具有相似的 催化特性；過渡金屬Ni和Co在元素周期表中處于相鄰位置，具有相似的 化學(xué)性質(zhì)；因而，非晶態(tài)NiB合金很有可能也具有儲氫性能。并且，非晶 態(tài)NiB合金的材料成本更低。非晶態(tài)NiB合金除本身具有儲氫性能外，與 非晶態(tài)CoB合金一樣，還可以作為表面改性劑提高其它儲氫材料的綜合電 化學(xué)性能。因而，對非晶態(tài)NiB合金的研究很有意義。非晶態(tài)NiB合金作為儲氫材料的研究目前尚無報道。而對非晶態(tài)NiB 合金作為儲氫材料表面改性劑的研究雖有報道，但所報道的都是采用機械 合金化方法制備非晶態(tài)NiB合金，機械合金化所需時間長，能耗大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種工藝簡單、制備時間短、能耗低且效率高的釆用化學(xué)還原法制備非晶態(tài)NiB儲氫合金電 極的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種非晶態(tài)NiB儲氫 合金電極的制備方法，其特征在于其制備過程為(1) 用NiS(Xr6H20、 KBH4和氨水配制化學(xué)鍍?nèi)芤?，使NiS(V6H20 和KBH4的濃度分別為27 32g/L和4 7g/L，室溫下向所述化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑?入0.1-lmL濃度為1000將/g的PdCl2溶液，2-10分鐘后發(fā)生誘導(dǎo)化學(xué)還原 反應(yīng)，生成黑色沉淀非晶態(tài)NiB合金，非晶態(tài)NiB合金用去離子水洗滌至中 性，然后保存在無水乙醇中備用；(2) 將步驟(1)中制備的非晶態(tài)NiB合金和乙炔黑混合研磨均勻， 晾干后加入濃度為5-10%的聚乙烯醇調(diào)句，并均匈涂于Ni網(wǎng)上，將Ni網(wǎng) 折疊壓邊，釆用程控單管燒結(jié)爐在50-1001C低溫真空烘干，然后壓制成片， 在所述片上焊極耳即制成非晶態(tài)NiB合金負極片；非晶態(tài)NiB合金和乙炔 黑的重量百分比為20-50: 1;聚乙烯醇與非晶態(tài)NiB合金和乙炔黑混合物 的重量百分比為0.4-0.75 : 1;(3) 將步驟(2)中的非晶態(tài)NiB合金負極片與Ni (OH) 2正極片放 置于濃度為6mol/L的KOH溶液中浸泡5-24小時，在所述正極片和負極 片上通電后形成二次電池，然后在二次電池性能檢測裝置上測試所述二次 電池的電化學(xué)性能，測試時充放電電流密度均為100mA/g。為了證明非晶態(tài)NiB合金具有儲氫性能的可行性，本發(fā)明人對非晶 NiB合金的性質(zhì)進行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn)，非晶NiB中的Ni屬于過渡 金屬元素，由于B均勻分布在過渡金屬基體中，使得非晶Ni-B合金具有 和金屬類似的電導(dǎo)性。并且，非晶Ni-B合金具有獨特的電子結(jié)構(gòu)，Ni與 B之間以離子鍵結(jié)合，使得合金中B原子的化學(xué)穩(wěn)定性降低，而過渡金屬 Ni的化學(xué)活性增強，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)中B容易釋放電子，過渡金屬Ni的 表面也容易處于電化學(xué)激活態(tài)。因而，非晶NiB作為電極合金時本身就可 能具有電化學(xué)放電性能，本發(fā)明涉及的實驗也證實了這一點。因此，可以 釆用下述方法制備NiB非晶儲氫合金電極用NiS04*6H20, KBH4和氨 水配制適量的化學(xué)鍍?nèi)芤?，使NiS04.6H20和KBH4的濃度分別為27~32和4 7g/L。室溫下向化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤霂椎螡舛葹?000 jig/g的PdCl2 溶液，幾分鐘后發(fā)生誘導(dǎo)化學(xué)還原反應(yīng)，生成黑色沉淀非晶態(tài)NiB合金。 將非晶態(tài)NiB合金與乙炔黑混合研磨均句，并用聚乙烯醇調(diào)勻，壓制烘干 制成非晶態(tài)NiB合金負極片。將非晶態(tài)NiB合金負極片與商品Ni(OH)2 正極片放置于6mo1/1的KOH溶液中浸泡10h,然后在MP-58型二次電池 性能檢測裝置上測試其電化學(xué)性能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本發(fā)明工藝簡單、制備時間短、 能耗低且效率高，其制備的非晶態(tài)NiB儲氫合金電極電化學(xué)容量達 180mAh/g~250mAh/g，活化性能良好；本發(fā)明制備的非晶態(tài)NiB儲氫合金 電極不僅本身具有儲氫性能，還可以作為表面改性劑提高其它儲氫材料的 綜合電化學(xué)性能。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。 實施例1用NiS04*6H20, KBH4和氨水配制適量的化學(xué)鍍?nèi)芤?，使NiS04*6H20 和KBBU的濃度分別為27g/L和4g/L。室溫下向化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤雔.OmL 濃度為1000照/g的PdCl2溶液，3分鐘后發(fā)生誘導(dǎo)化學(xué)還原反應(yīng)，生成 黑色沉淀非晶態(tài)NiB合金。將0.5g的非晶態(tài)NiB合金與O.Olg的乙炔黑混 合研磨均勻，并加0.20化濃度為6%的聚乙烯醇調(diào)勾，壓制烘干制成非晶 態(tài)NiB合金負極片。將非晶態(tài)NiB合金負極片與商品Ni(OH)2正極片放置 于6mol/L的KOH溶液中浸泡5h,在所述正極片和負極片上通電后形成 二次電池，然后在MP-58型二次電池性能檢測裝置上測試所述二次電池的 電化學(xué)性能，測試時充放電電流密度均為100mA/g,電極的最大電化學(xué)容 量達180mAh/g，活化性能良好。實施例2用NiS04'6H20, KBH4和氨水配制適量的化學(xué)鍍?nèi)芤?，使NiS04*6H20 和KBH4的濃度分別為28g/L和6g/L。室溫下向化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤隣.lmL 濃度為1000照/g的PdCl2溶液，5分鐘后發(fā)生誘導(dǎo)化學(xué)還原反應(yīng)，生成 黑色沉淀非晶態(tài)NiB合金。將非晶態(tài)0.5g的NiB合金與0.025g的乙炔黑混合研磨均勻，并加0.30g濃度為5%的聚乙烯醇調(diào)勻，壓制烘干制成非 晶態(tài)NiB合金負極片。將非晶態(tài)MB合金負極片與商品Ni(OH)2正極片放 置于6mol/L的KOH溶液中浸泡10h,在所述正極片和負極片上通電后形 成二次電池，然后在MP-58型二次電池性能檢測裝置上測試所述二次電池 的電化學(xué)性能，測試時充放電電流密度均為100mA/g,電極的最大電化學(xué) 容量達225mAh/g,活化性能良好。 實施例3用NiS04*6H20， KBH4和氨水配制適量的化學(xué)鍍?nèi)芤?，使NiS04*6H20 和KBH4的濃度分別為32 g/L和7g/L。室溫下向化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤?.5mL 濃度為1000pg/g的PdCl2溶液，4分鐘后發(fā)生誘導(dǎo)化學(xué)還原反應(yīng)，生成 黑色沉淀非晶態(tài)NiB合金。將0.5g的非晶態(tài)NiB合金與0.02g的乙炔黑混 合研磨均勻，并加0.39g濃度為7%的聚乙烯醇調(diào)句，壓制烘干制成非晶 態(tài)NiB合金負極片。將非晶態(tài)NiB合金負極片與商品Ni(OH)2正極片放置 于6mol/L的KOH溶液中浸泡24h，在所述正極片和負極片上通電后形成 二次電池，然后在MP-58型二次電池性能檢測裝置上測試所述二次電池的 電化學(xué)性能，測試時充放電電流密度均為100mA/g,電極的最大電化學(xué)容 量達200mAh/g，活化性能良好。
權(quán)利要求
1、一種非晶態(tài)NiB儲氫合金電極的制備方法，其特征在于其制備過程為(1)用NiSO4·6H2O、KBH4和氨水配制化學(xué)鍍?nèi)芤?，使NiSO4·6H2O和KBH4的濃度分別為27～32g/L和4～7g/L，室溫下向所述化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤?.1-1mL濃度為1000μg/g的PdCl2溶液，2-10分鐘后發(fā)生誘導(dǎo)化學(xué)還原反應(yīng)，生成黑色沉淀非晶態(tài)NiB合金，非晶態(tài)NiB合金用去離子水洗滌至中性，然后保存在無水乙醇中備用；(2)將步驟(1)中制備的非晶態(tài)NiB合金和乙炔黑混合研磨均勻，晾干后加入濃度為5-10％的聚乙烯醇調(diào)勻，并均勻涂于Ni網(wǎng)上，將Ni網(wǎng)折疊壓邊，采用程控單管燒結(jié)爐在50～100℃低溫真空烘干，然后壓制成片，在所述片上焊極耳即制成非晶態(tài)NiB合金負極片；非晶態(tài)NiB合金和乙炔黑的重量百分比為20-50∶1；聚乙烯醇與非晶態(tài)NiB合金和乙炔黑混合物的重量百分比為0.4～0.75∶1；(3)將步驟(2)中的非晶態(tài)NiB合金負極片與Ni(OH)2正極片放置于濃度為6mol/L的KOH溶液中浸泡5-24小時，在所述正極片和負極片上通電后形成二次電池，然后在二次電池性能檢測裝置上測試所述二次電池的電化學(xué)性能，測試時充放電電流密度均為100mA/g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非晶態(tài)NiB儲氫合金電極的制備方法。該方法的制備過程為用NiSO₄·6H₂O、KBH₄和氨水配制化學(xué)鍍?nèi)芤?，室溫下向化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤隤dCl₂溶液，化學(xué)還原反應(yīng)后生成非晶態(tài)NiB合金，將該合金與乙炔黑混合研磨均勻，并用聚乙烯醇調(diào)勻，壓制烘干制成非晶態(tài)NiB合金負極片，將該合金負極片與Ni(OH)₂正極片放置于KOH溶液中浸泡，然后在二次電池性能檢測裝置上測試其電化學(xué)性能。本發(fā)明工藝簡單、時間短、能耗低且效率高，其制備的非晶態(tài)NiB儲氫合金電極電化學(xué)容量高，活化性能良好；本發(fā)明制備的非晶態(tài)NiB儲氫合金電極不僅本身具有儲氫性能，還可以作為表面改性劑提高其它儲氫材料的綜合電化學(xué)性能。
文檔編號C22C1/00GK101307395SQ200810150328
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者于澤銘, 吳建鵬, 吳怡芳, 鵬 張, 李成山, 柳永寧, 焦高峰 申請人:西北有色金屬研究院