專利名稱：失效鎳氫二次電池負極合金粉的再生方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及失效鎳氫二次電池中的負極合金粉再生方法。
近年來，隨著家用電器、通訊、音響設備的日益普及和電動自行車、電動汽車的使用，電池需求量日益增長，而鎳氫二次電池以其獨有的成本低、無污染、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，在電池市場中占據(jù)重要的地位。但鎳氫電池也有一個使用壽命問題，若將其隨意丟棄，不但會造成環(huán)境的污染，而且負極材料中含有的大量的鎳、鈷、稀土等貴重資源會白白浪費掉，因此電池回收已成為一個倍受關注的問題。如果對失效鎳氫二次電池進行再處理，再生出有用的原材料，這將具有重大的社會意義和經(jīng)濟效益。
目前市售的制造鎳氫二次電池的負極材料是組成為MmNi5-x-y-zCoxMnyAlz(0≤x≤0．75，0≤y≤0．4，0≤z≤0．3)的AB5型合金，其在電池使用過程中容量衰減直至失效，主要原因是由于在充放電過程中儲氫合金的粉化(WILLEMS J J G，J Less-Common Metals 1987，12913-30)和氧化(BOONSTRA A H，J Less-CommonMetals，1990，159327-336)。在合金表面生成稀土金屬、鋁等的氧化物，同時由于合金元素發(fā)生偏析，進而改變了儲氫合金的結(jié)構(gòu)，是電池電化學容量迅速下降，甚至完全失效。
目前對鎳氫二次電池材料的回收大都采用機械破碎，酸浸取的方法將所有的元素溶解，然后再逐一分離(K．Takashi，A．Tamahiro，JP10 161 540；P．Zhang，J．PowerSources，1999，77116)。這種方法的分離過程十分復雜，而且又要消耗掉大量的化學試劑，回收費用很高。
本發(fā)明的目的是提供一種新的失效鎳氫二次電池負極合金粉的再生方法。它是將失效的鎳氫二次電池在完全消除電化性能后，用機械方法剝開電池殼，從中分選出負極片，用機械或超聲波震蕩的方法將附著在穿孔鍍鎳鋼帶上的負極合金粉、粘結(jié)劑、導電劑等取下，然后對負極合金粉再生，可再用于鎳氫二次電池負極材料的制備中。本發(fā)明工藝簡單，生產(chǎn)成本低，使失效儲氫合金粉得到最大程度的再利用。
失效鎳氫二次電池負極合金粉材料構(gòu)成為MmNi5-x-y-zCoxMnyAlz，0≤x≤0．75，0≤y≤0．4，0≤z≤0．3，再生的方法包括下述步驟(1)常溫下用酸浸泡失效合金粉0．3-1．5小時，去掉其表面氧化物；(2)用水洗滌酸浸泡過的合金粉，抽濾，至濾液為中性，真空度0．1～0．09Mpa條件下烘干；(3)將烘干的合金粉過74μm篩，將不能過篩的部分不溶性粘結(jié)劑去掉；(4)依據(jù)分析(用化學分析或ICP方法分析)上述合金粉各元素的含量和負極材料的計量構(gòu)成，調(diào)整合金粉中各元素的比例，根據(jù)儲氫合金元素流失的不同，補充必要元素；(5)采用通用的真空冶煉爐方法重新冶煉(冶煉數(shù)次)，得到性能優(yōu)良的新的合金粉。所述的酸為鹽酸、硫酸、硝酸、甲酸、草酸、醋酸或氨基乙酸，濃度為0．1-2mol／l。
本發(fā)明的積極效果是(1)整個生產(chǎn)過程工藝簡單，生產(chǎn)成本低。(2)用該方法再生的合金粉，其儲氫性能與原合金粉相同。(3)該方法可以使失效儲氫合金粉得到最大程度的再利用。(4)該方法不僅可以降低失效鎳氫二次電池對環(huán)境的污染，而且方法本身也不會對環(huán)境造成任何污染。
本發(fā)明突出的實質(zhì)性特點和顯著進步可以從下述實施例中得以體現(xiàn)，但它們不對本發(fā)明作任何限制。
實施例1取20g失效負極合金粉，置于100ml的燒杯中，用60ml 10％濃度的醋酸溶液浸泡30分鐘后，用蒸餾水洗滌，抽濾，至濾液為中性，真空度0．09Mpa條件下烘干。用ICP或化學分析方法分別測定酸處理后的失效合金粉中的混合稀土、鎳、鈷、錳、鋁各元素的百分含量，稱取15g處理后的合金粉，將其裝入壓片模具中，在油壓機上以30Mpa的壓力作用1分鐘，壓成合金粉末圓片。以鎳含量為基準，向其中添加混合稀土、鈷、錳、鋁金屬，使其配比符合MmNi5-x-y-zCoxMnyAlz(O≤x≤0．75,0≤y≤0．4,0≤z≤0．3)具體數(shù)據(jù)見表1。將上述配好的金屬在非自耗真空電弧爐中反復熔煉3-4次。取出合金錠，打磨掉表面的氧化層，在金屬研缽中將合金錠破碎，研磨，過74μm篩。分別做其XRD結(jié)構(gòu)圖(如

圖1)和充放電對比實驗，以失效合金粉、酸處理后的合金粉、再生合金粉和制作電池用未使用過的合金粉(原合金粉)作對比，合金粉和鎳粉按1∶4混合，壓制成圓形電極，0．1C充電15小時，0．2C放電至電極電位為-740mV，結(jié)果見圖2，可見再生的合金粉其電化學性能與原粉相近。
表1合金中各種金屬元素的配比
權(quán)利要求
1.一種失效鎳氫二次電池負極合金粉的再生方法，負極材料構(gòu)成為MmNi5-x-y-zCoxMnyAlz，0≤x≤0．75，0≤y≤0．4，0≤z≤0．3，其特征包括下述步驟(1)常溫下用酸浸泡失效合金粉0．3-1．5小時，去掉其表面氧化物；(2)用水洗滌酸浸泡過的合金粉，抽濾，至濾液為中性，真空度0．1～0．09Mpa條件下烘干；(3)將烘干的合金粉過74μm篩，將不能過篩的部分不溶性粘結(jié)劑去掉；(4)依據(jù)分析上述合金粉各元素的含量和負極材料的計量構(gòu)成，調(diào)整合金粉中各元素的比例；(5)在真空冶煉爐中重新冶煉，得到新的合金粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的失效鎳氫二次電池負極合金粉的再生方法，其特征在于所述的酸為鹽酸、硫酸、硝酸、甲酸、草酸、醋酸或氨基乙酸，濃度為0．1-2mol／l。
全文摘要
本發(fā)明涉及失效鎳氫二次電池負極合金粉的再生方法，將失效鎳氫二次電池中負極儲氫合金(MmNi
文檔編號C22C1/02GK1295355SQ0013216
公開日2001年5月16日 申請日期2000年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月19日
發(fā)明者閻杰, 王榮, 閻德意, 宮維林, 周震, 鄧斌 申請人:南開大學, 天津和平海灣電源集團有限公司