專利名稱：一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于儲氫材料技術領域，具體涉及一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料及其制備方法。
背景技術：
儲氫材料的儲氫體積密度大、安全性高、運輸方便、操作容易，是期待作為清潔能源的材料，且作為能量的新的儲藏及轉換材料而備受矚目。含有正二十面體型的準晶相(I相)，其結構中存在著大量的四面體空隙，氫原子更傾向于進入四面體配位場中，因此I相準晶理論上具備大容量儲氫性能，此外，Ti基準晶所包含的化學元素與氫有很好的親和力，提供了有利的氫-金屬化學環境，而且穩定性優異，至今以T1、Zr及Ni為構成元素的TiZrNi系合金被廣泛使用，但氫平衡壓過低的特點一直制約著TiZrNi合金的儲氫性能，其在電化學儲氫性能上的表現不盡人意，TiVNi系合金與TiZrNi系合金相比，動態效果(活性)更高，氫放出能力更優異，在這種至少以T1、V及Ni為構成元素的Ti系準晶材料中，優選使用Tih4Va6Ni組成的合金(Wen Hu et al.，Electrochemical hydrogen storage in (Ti1^Vx)2Ni (x=0. 05-0. 3) alloys comprisingicosahedral quasicrystalline phase [J], ElectrochimicaActa, 2009, Vol. 54,P2770-2773)。2005年12月21日中國專利局公開的題目為“一種具有貯氫功能的正二十面體鈦基準晶材料及其制備方法”的CN1709564 A專利，該發明提供了具有貯氫功能的單一正二十面體準晶材料，該合金準晶形成能力強，熱力學穩定，具有優良的吸氫性能和優異的電化學放電容量，可應用于氣態儲氫材料和電池負極材料，但單一正二十面體準晶相制備困難，在100 200 h的長時間機械合金化過程中，產生的準晶相很容易部分轉變成固溶體相，其貯氫穩定性不高，給實際應用中帶來障礙。2010年9月I號中國專利局公開的題目為“含有非晶的二十面體準晶儲氫材料及其急冷制法”CN101816915 A專利，該發明的優點是制備得到了含有非晶的二十面體準晶儲氫材料，滿足了儲氫材料在化學貯氫、氣態貯氫對儲氫材料品種多樣化的需求，其在氣態貯氫250下，可逆吸放氫量接近2. 3 mass%，然而TiZrNi準晶相在氣態儲氫所表現出來的潛能并沒有完全延伸到電化學儲氫上，并且合金體系中的金屬鈀，較高的成本使其在實際生產應用中可能受限。 向儲氫材料中添加鎂、鋰、鉀、鈉和鋅等超熵變元素，是提升儲氫材料放電容量、倍率放電能力在內的電化學性能的有效途徑，代表性發明為2012年5月2號中國專利局公開的題目為“AB4.7非化學計量比儲氫材料的超熵變方法”的CN102437317 A專利。該發明優點是將已有技術中添加的鎂、鋰、鉀、鈉和鋅等元素系統化并初步理論化到“超熵變”的高度，但沒有擴展到準晶類儲氫材料。2010年12月15日中國專利局公開了題目為“儲氫材料中加入鎂、鋰、鈉和鉀的熔鹽電合成方法”的CN101914699 A發明專利。該發明的優點在于將鎂、鋰、鈉和鉀四種超熵變元素，通過同一熔鹽電解槽以電滲和電解互動方式安全、有效的加入到儲氫材料中；然而其缺點在與此種加入方法對于技術熟練度要求以及熔鹽電合成必備的設備要求都相對較高，在工藝簡單和設備投入小等實用性方面略顯不足，其選用的電沉積基體也為非準晶類的普通儲氫材料。鎂、鋰、鉀、鈉等這些元素其單質通常化學活性都很強，除熔鹽電合成方法加入到儲氫材料中外，另一種有效的方法是機械合金化。表I中列出將鎂、鋰、鉀、鈉等這些超熵變元素的單質或化合物加入到高能球磨罐中，通過機械合金化法合成儲氫材料，其在中國專利局所公開的代表性專利見表I。表I
權利要求
1.一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料，其特征在于，其表達式為TiuVa6Ni + X wt%NaAlH4,其中，l〈x〈5。
2.權利要求1所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一按照Tih4Va6Ni準晶復相儲氫材料成分表達式稱取Ti金屬、V金屬和Ni金屬，放入真空電弧爐熔煉成合金錠。通過真空急冷鑄造一體機，制備出含I相的Tih4Va6Ni準晶復相材料薄帶；步驟二 將步驟一得到的Ti1.4Va6Ni準晶復相材料薄帶研磨,形成Ti1.4Va6。Ni準晶復相材料粉末；步驟三分別稱取鋁氫化鈉和步驟二得到的Ti1Ja6Ni準晶復相材料粉末，放入球磨罐中球磨，得到一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料，所述的球料重量比為(20 10) :1，球磨時間為10 30 min。
3.權利要求2所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述的Tih4Va6Ni準晶復相材料粉末大小為200 400目。
4.權利要求2所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述的鋁氫化鈉和Tih4Va6Ni準晶復相材料粉末的重量百分比為(lwt% 5 wt%) (99wt% 95 wt%)。
5.權利要求2所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述的球磨罐為不銹鋼球磨罐。
6.權利要求2所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述的不銹鋼球磨罐的直徑為4 15 mm。
7.權利要求2所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述的球磨罐的振動頻率為200 1000轉/分。
8.權利要求2所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述的球料重量比為10:1。
9.權利要求2所述的一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述的球磨時間為15min。
全文摘要
本發明提供一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料及其制備方法，屬于儲氫材料領域。該儲氫材料表達式為Ti1.4V0.6Ni+xwt%NaAlH4，其中，1<x<5。本發明還提供一種含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料的制備方法，該方法是將Ti、V和Ni金屬，放入真空電弧爐熔煉成合金錠，通過真空急冷鑄造一體機，制備出含I相的Ti1.4V0.6Ni準晶復相材料薄帶；然后經研磨，和鋁氫化鈉一起放入球磨罐中球磨而得到的，所述的球料重量比為(20～10)∶1，球磨時間為10～30min。本發明的含鋁鈉鈦釩鎳準晶復相儲氫材料在充放電的過程中熵變增加，提高了電池循環壽命和放電容量。
文檔編號C22C1/10GK103031480SQ20121055273
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者梁飛, 林靜, 程勇, 王立東, 尹東明, 李存峰, 吳耀明, 王立民 申請人:中國科學院長春應用化學研究所, 常州儲能材料與器件研究院, 常州盈華高科儲能材料科技有限公司