沉淀法制备草酸镍对SOFC阳极电性能的影响
SOFC
平板式结构
德国西门子公司、美国 Z-tek 公司和日本富士电机 公司等机构正在大力研制一种平板式 SOFC 。这种电 池由阳极／电解质／阴极构成的薄片状电他及薄的带 筋洞的双向板联接体按顺序依次排列而成，如图所示, 由于厚度大于200m的单个电池可能起自支撑作用， 联接体两面的筋洞构成了氧化剂气体及燃料气的通道， 并作为双向气体的分离器。平板式设计允许几种不同 方式将气体输入、导出燃料电池。
目前 SWPC 电池的预期寿命为 l0 年，未来商品化 50FC发电系统的寿命预计达到10一20年。 此外，该公司为了降低制造成本和提高电池组的输 出功率密度，已用空气极支撑结构替代多孔支撑管 结构。除了 SWPC 和日本的几家公司外，国际上 SOFC 的研发主流是中温 SOFC 电池组的研制与新 材 料 的 开 发 。 加 拿 大 的 Global 热 电 公 司 在 中 温 SOFC研发领域具有举足轻重的地位。 Global的研 发方向为中温平板型 SOFC，主要面向分散供电、 家庭热电联供市场。
高温下可以允许使用不纯的燃料气体，使 SOFC 与洁 净煤发电技术可以结合起来， FC 反应释放的热量可 以供煤气化和烃类合成所需的能量。 燃料的纯度要求不高使 FC 在使用诸如柴油、甚至煤 油等重燃料操作方面极具吸引力。以天然气为燃料的 发电厂则完全可以免去脱硫系统。
• 电解质稳定：固体电解质通常很稳定，固体电解质 的组成不随燃料和氧化剂的组成而变化的。由于没有 液相的存在，避免了腐蚀和电解液泄漏的发生。
氧离子在氧浓度差和电位差作用下，通过电解质中的 氧空穴定向迁移，到达阳极后与燃料发生氧化反应。
或CH4为燃料时：
总的反应：
SOFC的优点： •工作温度高（800~10000C）：高温可以保证燃料 的快速氧化，且不需要昂贵的电催化剂；SOFC的 工作电压可以达到理论开路电压的 96% ，少量的 电压损失是由于电解质内存在少量的电子电导和 连接不紧密引起的。由于不存在电阻压降，SOFC 具有很高的工作电流密度。 • 燃料多样化：由于SOFC是基于氧离子而不是基 于任何来自燃料气的其它离子传输导电的，原则 上任何气体燃料都是可以的，如 H2 ， CH4 ， CO 等。
Sn_Ni合金的电化学沉积法制备与性能
收稿日期!２００７－０９－２５基金项目!河南省杰出青年科学基金（０６１２００２７００）作者简介!李超（１９６８"）#男$河南省人$副教授$博士后$主要研究方向为新型功能材料与应用电化学%Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＬＩＣｈａｏ（１９６８"），ｍａｌｅ，ａｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ＰｈＤ．Ｓｎ－Ｎｉ合金的电化学沉积法制备与性能李超１，２$毕磊１$许炎妹１$方少明１$张智敏１$陈荣峰２（１．郑州轻工业学院材料与化学工程学院$河南郑州４５０００２&２．河南省科学院$河南郑州４５０００２）摘要!利用直流电沉积法在铜箔上沉积了锂离子电池负极材料Ｓｎ－Ｎｉ合金$并对其结构和电化学性能进行了表征和分析%所得Ｓｎ－Ｎｉ合金材料的粒径在１!２ｍｍ之间$主要成分为Ｎｉ３Ｓｎ２和Ｓｎ%将电沉积有Ｓｎ－Ｎｉ合金的铜箔经过干燥’压片后直接作为锂离子电池负极$其首次可逆比容量达到５１６ｍＡｈ／ｇ$首次库仑转换效率在７５"%而传统涂浆法制备的Ｓｎ－Ｎｉ合金电极$首次可逆比容量为４１６ｍＡｈ／ｇ$首次库仑转换效率仅为２７．５#%与传统涂浆工艺相比$直流电沉积法直接获得的Ｓｎ－Ｎｉ合金负极首次循环的可逆容量’库仑效率都有明显优势$但循环性仍有待于进一步提高%关键词!电沉积&锂离子电池&锡镍合金负极中图分类号!ＴＭ９１２．９文献标识码!Ａ文章编号!１００２－０８７Ｘ（２００８）０３－０１６１－０４ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＳｎ－ＮｉａｌｌｏｙｂｙｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎＬＩＣｈａｏ１，２，ＢＩＬｅｉ１$ＸＵＹａｎ－ｍｅｉ１，ＦＡＮＧＳｈａｏ－ｍｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＺｈｉ－ｍｉｎ１，ＣＨＥＮＲｏｎｇ－ｆｅｎｇ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５０００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｎａｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｎｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌＳｎ－ＮｉａｌｌｏｙｆｏｒＬｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｗａｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｔｏａｃｏｐｐｅｒｆｏｉｌｂｙｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｉｔｗａｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅａｓ－ｄｅｐｏｓｉｔｅｄａｌｌｏｙｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆＮｉ３Ｓｎ２ａｎｄＳｎｗｉｔｈｇｒａｉｎｓｉｚｅｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒ１￣２ｍｍ．ＴｈｅｃｏｐｐｅｒｆｏｉｌｃｏｌｌｅｃｔｏｒｄｅｐｏｓｉｔｅｄＳｎ－ＮｉａｌｌｏｙｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅａｎｏｄｅｄｉｒｅｃｔｌｙｉｎｔｈｅＬｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙａｆｔｅｒａｓｔｅｐｏｆｄｒｙａｎｄｐｒｅｓｓｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ＴｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄＳｎ－Ｎｉａｌｌｏｙａｎｏｄｅｓｈｏｗｅｄｉｎｉｔｉａｌｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔｙｗａｓ５１６ｍＡｈ／ｇａｎｄｉｎｉｔｉａｌｃｏｕｌｏｍｂｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓ７５$．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｓｌｕｒｒｙ－ｃｏａｔｉｎｇａｎｏｄｅｆｒｏｍＳｎ－Ｎｉａｌｌｏｙｏｎｌｙｇａｖｅｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔｙ４１６ｍＡｈ／ｇａｎｄｉｎｉｔｉａｌｃｏｕｌｏｍｂｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ２７．５％．ＩｔｉｓｖｉｓｉｂｌｅｔｈａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｃｏｕｌｏｍｂｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄＳｎ－Ｎｉａｌｌｏｙａｎｏｄｅａｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｓｌｕｒｒｙ－ｃｏａｔｉｎｇａｎｏｄｅｆｒｏｍＳｎ－Ｎｉａｌｌｏｙ．ＦｏｒｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄＳｎ－ＮｉａｌｌｏｙａｎｏｄｅｉｎｔｈｅＬｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ，ｉｔｉｓｎｅｅｄｆｕｌｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｃｙｃｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ；Ｓｎ－Ｎｉａｌｌｏｙａｎｏｄｅ作为锂离子电池的负极材料$锡基合金具有比现有碳负极材料高得多的比能量’对环境的敏感性没有碳材料明显’加工性能好’导电性好’具有快速充放电能力等优点$近年来引起了科研人员的关注［１－１２］%目前$锡基合金的研究主要集中在Ｓｎ－Ｓｂ［３］’Ｓｎ－Ｃｕ［４］’Ｓｎ－Ｎｉ［５］合金等$制备方法有机械合金法［５］’氢气还原法［２－７］’电沉积法［１０］等$但偏重于材料结构与性能方面的研究%实际上$锡基合金电极制备工艺对性能的影响也不可忽视%传统的锡基合金电极制备是采用碳负极的涂浆工艺$是将合金粉体’粘结剂’导电剂和有机溶剂通过和浆’涂布等工艺涂敷在铜集流体上制备成电极%本工作采用直流电沉积法在铜箔上沉积了Ｓｎ－Ｎｉ合金$经过干燥’压片后直接作为锂离子电池负极$其首次循环可逆容量和库仑效率比传统涂浆工艺制备的合金负极有很大提高%１实验１．１材料的制备采用纯度为９９．９９％$规格为（２５%２５&０．０２５）ｍｍ的铜箔作为电沉积阴极基片$锡片（纯度为９９．９９％）为牺牲阳极$电沉积过程在以氯化亚锡为主盐的体系中进行$采用氟化物镀液配方%主盐体系包括氯化亚锡’氯化镍和盐酸$络合剂为ＮＨ４ＨＦ２%工艺参数主盐和络合剂浓度’溶液ｐＨ’电流密度’镀液温度’沉积时间都通过优化确定%优化工艺参数见表１%１．２材料的表征材料的分析在Ｘ＇ＰｅｒＰｒｏＭＰＤ型Ｘ射线衍射仪和Ｑｕａｎ－ｔａ－２００扫描电镜上进行%１．３电极的制备及电化学性能测试采用直流电沉积法在铜箔上沉积Ｓｎ－Ｎｉ合金$经过干燥’研究与设计压片!裁片!称重后直接作为锂离子电池负极"以锂片为对电极"含１ｍｏｌ／ＬＬｉＰＦ６的（ＰＣ＋ＤＥＣ）（体积比为１︰１"ＰＣ为碳酸丙烯酯"ＤＥＣ为碳酸二乙酯）为电解液"美国产Ｃｅｌｇａｒｄ２４００为隔膜"在充满氩气的手套箱中组装成模拟电池"室温下采用Ｌａｎｄ电池测试系统和ＣＨＩ６６０Ａ／Ｂ型电化学工作站进行电化学性能测试#对于涂浆工艺"将阴极沉积３０ｍｉｎ的物质从铜箔上轻轻刮下"经干燥研磨后按照活性物质︰导电剂︰粘结剂＝８０︰１２︰８的比例均匀混合后涂覆在集流体上"其余步骤同上$２结果与分析２．１Ｓｎ－Ｎｉ合金的ＸＲＤ分析在电沉积Ｓｎ－Ｎｉ合金的过程中"电流密度的大小是影响电沉积的重要因素$首先"电流密度的大小直接影响电沉积速度$当电流密度小于１ｍＡ／ｃｍ２时"电沉积的速度十分缓慢$随着电流密度的增大"电沉积的速度不断加快$当电流密度增加到１５０!２００ｍＡ／ｃｍ２时"垂直于电极表面的方向上晶体生长得过快"在电极上形成树枝状结晶$当电流密度大于２００ｍＡ／ｃｍ２时"会出现镀层烧焦的现象"即形成松散沉积物"而且产品杂质比较多$其次"电流密度的大小直接影响沉积层的组成$不同电流密度下所合成物质的成分会有差异"但主要成分为Ｎｉ３Ｓｎ２和Ｓｎ$在电流密度由大到小变化的过程中"杂质小峰（主要为Ｎｉ３Ｓｎ４和Ｎｉ相）逐渐减小$因此"选择比较合适的电流密度范围是很重要的$实验中优化的电流密度值是３０ｍＡ／ｃｍ２$图１是电沉积合金的ＸＲＤ图$通过与标准图谱对照"在电流密度为３０ｍＡｈ／ｇ时所沉积合金的成分主要为Ｎｉ３Ｓｎ２相和Ｓｎ相"杂质峰较少$ＥＤＳ能谱分析得知"沉积层中Ｎｉ%Ｓｎ实际含量分别为４８．５９"和５１．４１#"可知合金电极应为Ｎｉ３Ｓｎ２和Ｓｎ的复合材料$经分析Ｎｉ３Ｓｎ２属于六方晶系"对应ＰＤＦ卡号为０６－０４１４"晶胞参数是ａ＝４．０７，ｃ＝５．１５$２．２Ｓｎ－Ｎｉ合金的ＳＥＭ分析图２是锡镍合金的ＳＥＭ照片$由图２可以看出"合金材料的粒径在１$２ｍｍ之间"粒子是微米级的$粒径大小适于用作锂电池负极材料$但是也有少量的颗粒发生了团聚的现象"可能是由于固体颗粒细微化之后"表面原子所占比例随粒径减小而迅速增加"表面自由能增大"表面活性增强的结果$２．３充放电与循环性能测试图３是电沉积工艺所制备电极在电压范围为０%１．５Ｖ之间的恒流充放电曲线图"充放电倍率为０．２Ｃ$定义Ｌｉ在合金中的嵌入过程为充电过程"而Ｌｉ在合金中的脱出为放电过程$对于电沉积工艺电极来说"首次充放电比容量分别为６８８ｍＡｈ／ｇ和５１６ｍＡｈ／ｇ"首次库仑转换效率达到７５&$在首次充电过程中"电位从初始值迅速降到０．３Ｖ"保持了一个长而稳定的电位平台之后电位缓慢下降"代表锂锡合金的生成$合金的嵌锂平台比碳材料略高"这对改善锂离子电池安全性有益［７］$在随后的充电曲线中出现４个电压平台"结合文献［１１］"在０．７Ｖ!０．５’０．６Ｖ!０．５５Ｖ处分别对应Ｓｎ!Ｌｉ２Ｓｎ５!ＬｉＳｎ的形成"０．５(１Ｖ处对应Ｌｉ７Ｓｎ３!Ｌｉ５Ｓｎ２!Ｌｉ７Ｓｎ２!Ｌｉ２２Ｓｎ５的形成$合金的放电过程曲线也出现多个去合金化电位平台"从第５次循环开始放电曲线基本稳定"后面的循环中放电曲线平台部分几乎重合$作为比较"图４给出了涂浆工艺电极在电压范围为０)１．５Ｖ之间的恒流充放电曲线图$对于涂浆工艺电极来说"首次充电比容量较高达到１３６５ｍＡｈ／ｇ"但容量损失非常大"放电比容量仅为４１６ｍＡｈ／ｇ"首次库仑转换效率仅为２７．５*$从两种工艺充放电曲线中看出"电沉积工艺与传统涂浆工艺电极相比较"首次循环的放电比容量和库仑效率都要大得多（分图２锡镍合金的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｏｆＳｎ－Ｎｉａｌｌｏｙ３０ｍＡ／ｃｍ２图１电沉积Ｓｎ－Ｎｉ合金的ＸＲＤ图Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆＳｎ－Ｎｉａｌｌｏｙｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ图３电沉积工艺电极充放电曲线Ｆｉｇ．３Ｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ别为５１６ｍＡｈ／ｇ!７５％"涂浆工艺锡电极分别为４１６ｍＡｈ／ｇ!２７．５!）#蒲薇华等［１２］采用电沉积工艺制备了锡电极!也出现了类似的结果!电沉积工艺制备的锡电极与传统涂浆工艺制备的锡电极相比!首次循环的放电比容量和库仑效率都要大得多$分别为７４７ｍＡｈ／ｇ!７６．６％"涂浆工艺锡电极分别为４４２ｍＡｈ／ｇ!２４"%!他们认为这些结果表明了电沉积工艺制备的锡电极能够提高活性材料之间及活性材料与集流体之间的电导率&一般来说!制备极片的工艺相对于材料本身来讲!对放电曲线容量的影响较小&两种工艺的电极活性材料是相同的!充放电曲线却产生了明显的差异!结合蒲薇华等的研究结果［１２］!我们认为原因有三个方面’一是直接干燥压片使电沉积工艺制得的合金电极中活性材料之间以及活性材料与集流体之间的结合力增强和电导率增加"二是电沉积工艺电极不需另外加入导电剂和粘结剂!避免了由导电剂和粘结剂的加入引起的电导率改变"三是与涂浆工艺电极制备经过一系列的研磨(混合等步骤不同!电沉积工艺电极不经过这些步骤!对合金负极材料的表面性能影响很小!与电解液的接触面积小!首次循环中由ＳＥＩ膜所引起的容量损失要小得多&当电极制备工艺过程的某些环节能够对材料的本体或表面性能产生影响时!必然会对材料的充放电性能的发挥产生影响&图５为电沉积工艺电极在第１和第５次的循环伏安扫描曲线（扫描范围为０#２．０Ｖ!扫速为０．１ｍＶ／ｓ）&在从高电位向低电位扫描的过程中!电位较高时没有明显的电流峰!从２．０Ｖ开始到发生Ｌｉ的合金化反应之前总有一定的电流值!可能对应着电解液的氧化分解和钝化膜的形成&首次循环在０．７Ｖ(０．５５Ｖ处有一小峰!该循环伏安曲线与碳材料相比!充电时在０．８Ｖ附近没有明显的电流峰!说明钝化膜的形成并不明显&低于０．３Ｖ后电流增大!这时嵌锂反应发生［２］&后面的循环中各电流峰都有增大的趋势!０$０．５５Ｖ之间的电流峰叠加在一起形成一个宽大的电流峰&说明在前５次循环中材料的合金化反应是增强的!嵌锂过程中锂的通道是逐渐被打开的&首次充电曲线出现了电位滞后现象!可能是因为首次嵌锂过程中锂的通道没有被完全打开所造成的&在向高电位回扫的过程中!在０．５５Ｖ和０．７Ｖ附近出现两个较为明显的电流峰!在０．７５Ｖ和０．８Ｖ又出现两个弱峰!之后没有明显的电流变化&在０．７５Ｖ和０．８Ｖ附近的两个弱峰对应的是Ｓｎ的反应特征!这也很好地与ＸＲＤ图谱相对应!说明合金中主要成分为Ｎｉ３Ｓｎ２和Ｓｎ&在后面的循环过程中!０．７５Ｖ和０．８Ｖ两个峰有增大的趋势!说明电极中存在的Ｓｎ在多次充放电过程中发生了团聚&图６是两种工艺电极的循环性能曲线&电沉积工艺电极的放电曲线!在前１０次循环中随着循环次数增加放电容量先增大后减小!一个原因是纯粹的合金在该工艺过程中被压实!在前几次充放电过程中是逐渐被活化的!脱嵌锂的阻力先变小!而后随着循环的进行阻力又增大"另一个原因可能是前几周的循环!ＳＥＩ膜由于被压实的合金中存在的部分锡在脱嵌锂时因体积的膨胀收缩发生破裂－修复现象［９］&电沉积工艺电极第１０次和第２０次的容量保持率分别为８２．８%和６２．８&!第２０次和第１０次的容量保持率之比为７５．８’&涂浆工艺电极在前１０次循环中并没出现放电容量先增大后减小的现象!可能与在该工艺过程中加入导电剂(粘结剂及工艺过程不同有关&涂浆工艺电极第１０次和第２０次的容量保持率分别为７１．８(和５４．２)!第２０次和第１０次的容量保持率之比为７５．５*&可见!第１０次循环以后这两种工艺的循环性能曲线相差不大&这表明制备电极工艺不会改变材料本身的循环性能!要改善材料的循环性能需要从改变材料本体性能入手&因而!Ｓｎ－Ｎｉ合金电极循环性能仍有待于进一步改善&３结论$１%采用设备简单(易于操作的电沉积法制备了锂离子电池负极材料Ｓｎ－Ｎｉ合金!ＸＲＤ(ＳＥＭ分析表明!合金材料的主要成分为Ｎｉ３Ｓｎ２和Ｓｎ!粒径在１+２ｍｍ之间&$２%在电沉积Ｓｎ－Ｎｉ合金的过程中!电流密度的大小是影响电沉积的重要因素&图４涂浆工艺电极充放电曲线Ｆｉｇ．４Ｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｓｌｕｒｒｙ－ｃｏａｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｅ图５电沉积工艺电极不同循环次数的循环伏安图Ｆｉｇ．５Ｃｙｃｌｉｃｖｏｌｔａｍｍｏｇｒａｍｃｕｒｖｅｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｙｃｌｅｓ图６涂浆工艺电极与电沉积工艺电极的循环性能曲线Ｆｉｇ．６Ｃｙｃｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｌｕｒｒｙ－ｃｏａｔｉｎｇａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ研究与设计!３"将电沉积有Ｓｎ－Ｎｉ合金的铜箔经过干燥#压片后直接作为锂离子电池负极$其首次可逆比容量达到５１６ｍＡｈ／ｇ$首次库仑转换效率为７５!$与传统涂浆工艺制备的电极相比都有很大提高%!４"电沉积工艺制备的合金负极虽然表现出比传统涂浆工艺较强的优越性$但其循环性能仍有待于进一步提高%参考文献：［１］ＷＡＮＧＬｉａｎ－ｂａｎｇ$ＫＩＴＡＭＵＲＡＢＳ$ＯＢＡＴＡＢＫ$ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄＳｎ－Ｚｎ－Ｃｕａｌｌｏｙｔｈｉｎ－ｆｉｌｍａｓｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ$２００５$１４１&２８６－２９２．［２］ＤＯＮＧＱＦ，ＷＵＣＺ，ＪＩＮＭＧ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｎｉｃｋｌｅ－ｔｉｎａｌｌｏｙｓｕｓｅｄａｓａｎｏｄｅｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ［Ｊ］．ＳｏｌｉｄｅＳｔａｔｅＩｏｎｉｃｓ，２００４（１６７）：４９－５４．［３］程新群$史鹏飞．锂离子电池蓄电池用锡基电极的研究［Ｊ］．电源技术$２００３，２７：１７２．［４］ＰＵＷｅｉ－ｈｕａ$ＨＥＸｉａｎｇ－ｍｉｎｇ$ＲＥＮＪｉａｎ－ｇｕｏ$ｅｔａｌ．ＥｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＳｎ－Ｃｕａｌｌｏｙａｎｏｄｅｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａｌＡｃｔａ$２００５$５０：４１４０－４１４５．［５］ＬＥＥＨＹ，ＪＡＮＧＳＷ，ＬＥＥＳＭ．ＬｉｔｈｉｕｍｓｔｏｒａｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＮｉ３Ｓｎ４ａｌｌｏｙｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２００２（１１２）：８－１２．［６］任建国$王科$何向明$等．锂离子电池合金负极材料的研究进展［Ｊ］．化学进展$２００５$１７!４"&５９７－６０１．［７］董全峰$詹亚丁$金明钢$等．锡镍合金的制备及电化学性能［Ｊ］．电池$２００５$３５!１"&３－５．［８］程新群$史鹏飞$郑书发．锂离子电池中电沉积锡镍合金电极的嵌锂性能［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报$２００５$３７!２"&２６４－２６７．［９］伊立辉$高俊奎$金惠芬．锂离子蓄电池电镀锡阳极的电化学阻抗谱［Ｊ］．电源技术$２００６$３０!１"&２１－２３．［１０］ＣＲＯＳＮＩＥＲＯ，ＢＲＯＵＳＳＥＴ，ＤＥＶＡＵＸＸ，ｅｔａｌ．Ｎｅｗａｎｏｄｅｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２００１（９４）：１６９－１７４．［１１］舒杰$史鹏飞$呈新群．锂离子蓄电池用二元锡基合金负极的研究进展［Ｊ］．电源技术$２００４$２８!１１"&７１６．［１２］蒲薇华$任建国$万春荣$等．电沉积制备的锂离子电池Ｓｎ－Ｃｕ合金负极及性能研究［Ｊ］．无机材料学报$２００４$１９!１"&８６－９２．石锂锰氧$颗粒大小均匀$无团聚现象%ＥＤＳ图谱表明正极材料中碳含量为４．５３"%!２"碳包覆的ＬｉＭｎ２Ｏ４正极材料在不同的充放电倍率下都表现出了良好的循环性能$这主要归结于碳膜能有效保护ＬｉＭｎ２Ｏ４颗粒表面不受电解液的侵蚀$减少了Ｍｎ的溶解以及在大电流充放电时电极表面的极化%交流阻抗表明$包覆碳后正极材料表面的电化学反应阻抗明显减小%参考文献&［１］ＫＯＳＯＶＡＮＶ，ＵＶＡＲＯＶＮＦ，ＤＥＶＹＡＫＩＮＡＥＴ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＬｉＭｎ２Ｏ４ｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＩｏｎｉｃｓ，２０００，１３５：１０７－１１４．［２］ＴＨＡＣＫＥＲＡＹＭＭ．Ｍａｎｇａｎｅｓｅｏｘｉｄｅｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．Ｐｒｏ－ｇｒｅｓｓｉｎＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９７，２５（２）：１－７１．［３］ＢＡＮＯＶＢ，ＴＯＤＯＲＯＶＹ，ＴＲＩＦＯＮＯＶＡＡ，ｅｔａｌ．ＬｉＭｎ２#ｘＣｏｘＯ４ｃａｔｈｏｄｅｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｃｙｃｌｅａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，１９９７，６８（２）：５７８－５８１．［４］ＬＩＵＺＬ，ＷＡＮＧＨＢ，ＦＡＮＧＬ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＬｉＭｎ２Ｏ４ｓｐｉｎｅｌｂｙｍｉｃｒｏ－ｅｍｕｌｓｉｏｎｃｏａｔｉｎｇｏｆＬｉＣｏＯ２［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２００２，１０４（１）：１０１－１０７．［５］ＬｉＣ，ＺＨＡＮＧＨＰ，ＦＵＬＪ，ｅｔａｌ．Ｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｓｕｒ－ｆａｃｅｃｏａｔｉｎｇｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ，２００６，５１（１９）：３８７２－３８８３．［６］ＳＵＮＹＫ，ＨＯＮＧＫＪ，ＰＲＡＫＡＳＨＪ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＺｎＯｃｏａｔｉｎｇｏｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｙｃｌｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｐｉｎｅｌＬｉＭｎ２Ｏ４ｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉ－ａｌｓａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍＳｏｃ，２００３，１５０：Ａ９７０－Ａ９７８．［７］ＫＡＮＮＡＮＡＭ，ＭＡＮＴＨＩＲＡＭＡ．ＳｕｒｆａｃｅｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄＬｉＭｎ２Ｏ４ｃａｔｈｏｄｅｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍＳｏｌｉｄ－ＳｔａｔｅＬｅｔｔ，２００２，５（７）：Ａ１６７－Ａ１６９．［８］ＣＨＥＮＺ，ＤＡＨＮＪＲ．ＥｆｆｅｃｔｏｆａＺｒＯ２ｃｏａｔｉｎｇｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＬｉｘＣｏＯ２ｗｈｅｎｃｙｃｌｅｄｔｏ４．５Ｖ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍＳｏｌｉｄ－ＳｔａｔｅＬｅｔｔ，２００２，５（１０）：Ａ２１３－Ａ２１６．［９］ＣＨＥＮＺ，ＤＡＨＮＪＲ．ＭｅｔｈｏｄｓｔｏｏｂｔａｉｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｐａｃｉｔｙｒｅｔｅｎｔｉｏｎｉｎＬｉＣｏＯ２ｃｙｃｌｅｄｔｏ４．５Ｖ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍＡｃｔａ，２００４，４９（７）：１０７９－１０９０．［１０］ＷＡＮＧＧＸ，ＹＡＮＧＬ，ＢＥＷＬＡＹＳＬ，ｅｔａｌ．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｃｏａｔｅｄＬｉＦｅＰＯ４ｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２００５，１４６：５２１－５２４．［１１］ＬＩＮＣ，ＲＩＴＴＥＲＪＡ．ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐＨｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃａｒ－ｂｏｎｘｅｒｏｇｅｌｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，１９９７，３５（９）：１２７１－１２７８．［１２］ＡＵＲＢＡＣＨＤ，ＧＡＭＯＬＳＫＹＫ，ＭＡＲＫＯＶＳＫＹＢ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｓｕｒｆａｃｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｒｅｌａｔｅｄｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｉｔｈｉｕｍｉｎ－ｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎｉｎｔｏＬｉｘＭＯｙｈｏｓｔｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｍ＝Ｎｉ，Ｍｎ）［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｃｈｅｍＳｏｃ，２０００，１４７：１３２２．（上接第１５３页）。
温度对电沉积制备Pt-Ni阴极催化剂性能的影响
温度对电沉积制备Pt-Ni阴极催化剂性能的影响李梅;陈泽霖;赵文文;张华【摘要】采用电化学还原法在碳布上电沉积Pt-Ni合金催化剂作为质子交换膜燃料电池阴极.通过循环伏安线性扫描法确定Pt-Ni合金的沉积电位,并在该电位下考察了不同电解液温度下所得催化剂的物理、化学性质及电催化性能.研究表明:在--0.35 V电位下可得到Pt-Ni合金,不同的电解液温度会影响Pt-Ni合金催化剂结构、形貌及组分比,进而影响其催化性能.当电解液温度为50℃时,Pt-Ni合金催化剂具有最佳的催化活性,此时催化剂为较小的球状颗粒,Pt与Ni的原子比接近3∶1,其电化学活性表面积为44.19 m2/g,是电解液温度为70℃下制备的催化剂的1.8倍.适当的温度下电沉积制得的Pt-Ni合金催化剂明显提高了铂对氧还原的催化活性.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(039)006【总页数】4页(P1228-1231)【关键词】质子交换膜燃料电池;Pt-Ni合金;沉积温度;催化活性【作者】李梅;陈泽霖;赵文文;张华【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TM911.4质子交换膜燃料电池(PEMFC)可在低温(＜100℃)下工作，启动速度较快，输出功率比目前汽油发动机高，且可以实现零排放或低排放，有望成为电动汽车、移动电源及重要建筑物备用电源[1-3]。
质子交换膜燃料电池的电催化剂是完成电极反应的关键，目前，Pt合金催化剂的研究比较热门，Xiong[4]、Neergat[5]、Zhang[6]等对铂基二元合金作为阴极催化剂进行了大量的研究，结果表明同样条件下合金催化剂对氧还原的催化活性均高于纯Pt催化剂。
铂基合金的制备大多是采用浸渍法[7]、反胶体法[8]、电沉积方法[9]等，电沉积法具有低温操作，基体形状选择灵活，样品分散均匀，成本低，适合大批量生产等优点[10-11]，同时可通过改变电沉积参数来控制合金的结构和成分，因此颇受关注。
镍电极阳极极化曲线的影响因素研究
镍电极阳极极化曲线的影响因素研究一、引言镍电极是一种常用的阳极材料，广泛应用于电化学反应中。
阳极极化曲线是研究镍电极性能的重要手段之一，通过分析阳极极化曲线可以了解镍电极在不同条件下的性能表现。
本文旨在探讨影响镍电极阳极极化曲线的因素，并对其进行全面详细的研究。
二、影响因素1. 电解液成分电解液成分对镍电极阳极极化曲线有着重要影响。
不同的电解液成分会改变镍电极与溶液之间的相互作用，从而影响阳极氧化反应的进行。
常见的影响因素包括pH值、金属离子浓度等。
2. 温度温度是影响镍电极阳极氧化反应速率的重要因素之一。
通常情况下，随着温度升高，阳极氧化反应速率增加。
这是由于高温下溶液中金属离子扩散速率增加，导致氧化反应更容易发生。
3. 表面处理镍电极的表面处理对阳极极化曲线有着重要影响。
常见的表面处理方法包括机械抛光、酸洗等。
这些处理方法可以改变镍电极表面的形貌和化学性质，从而影响阳极氧化反应的进行。
4. 电流密度电流密度是指单位面积上通过的电流量。
电流密度对镍电极阳极极化曲线有着显著影响。
通常情况下，随着电流密度增大，阳极氧化反应速率增加。
这是由于更大的电流密度能够提供更多的活化能，促进氧化反应的进行。
5. 阳极材料阳极材料是指与溶液接触并参与反应的材料。
不同材料具有不同的氧化特性，因此会对阳极极化曲线产生影响。
在镍电极中，常见的阳极材料包括纯镍、合金等。
三、实验研究为了探究以上因素对镍电极阳极氧化反应及其产物形成过程的影响，我们进行了一系列实验研究。
我们选取不同组成和浓度的电解液，并在相同的实验条件下测量了镍电极的阳极极化曲线。
结果显示，不同电解液成分会导致阳极氧化反应速率和产物形成程度的差异。
在pH值较高的溶液中，镍电极的阳极氧化速率更快，产生的氧化膜也更厚。
我们将温度作为变量进行实验研究。
通过控制温度，我们观察到随着温度升高，镍电极的阳极氧化速率增加。
这是由于高温下金属离子扩散速率增加，促进了氧化反应的进行。
微观结构对Ni-SDC阳极电化学性能的影响
微观结构对Ni-SDC阳极电化学性能的影响
吉晓瑞
【期刊名称】《沈阳工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(006)001
【摘要】用甘氨酸-硝酸盐法制备了具有高比表面积的纳米粒子NiO和
Ce0.5Sm0.15O2-δ(SDC),用固相合成法制备了Ni-SDC复合阳极材料,通过测量过电位和电导率对其性能进行比较,研究微结构对复合阳极电化学性能的影响.结果表明,由于阳极组成和制备条件不同导致的微结构的变化,对阳极性能有很大影响.通过调整微结构,可以使阳极过电位和电导率明显改善.用甘氨酸-硝酸盐法制备SDC与NiO初始粉末,将2种初始粉末在600℃预烧,混合后得到的复合阳极具有优异的电化学性能.在600℃时,样品在氢气气氛下的电导率达到了3 534 S/cm,电流密度为0.5 A/cm2时样品过电位是0.18 V.
【总页数】4页(P87-90)
【作者】吉晓瑞
【作者单位】沈阳工程学院,基础教学部,沈阳,110136
【正文语种】中文
【中图分类】O646
【相关文献】
1.柠檬酸对腐蚀铝箔高压阳极氧化膜微观结构与电化学性能的影响 [J], 班朝磊;何业东;邵鑫
2.固体氧化物燃料电池阳极材料Ni-SDC的稳定性实验及热力学分析 [J], 严涵;朱秀芳;徐丹丹;谭文轶;钟秦
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4.Al/Pb-0.6%Sn-WC铜电积阳极的电化学性能和微观结构 [J], 张永春
5.Ni-SDC多孔阳极制备研究 [J], 张健;姜冬梅;朱建新
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pH值对共沉淀制备的LiCo1／3Ni1／3Mn1／3Oz结构与电化学性能的影响
交流 阻抗 、 充放 电测 试 仪 测 试 了 Ｐ 值 对 材 料 结 构 和 Ｈ
电化 学性 能的影 响 。结果 表 明在 ｐ Ｈ一 １ １条 件 下合 成 的材料 的层 状 结构特 征和 结 晶度 较好 ； Ｈ 值 对材 料颗 ｐ 粒 的大 小没有 显 著 的 影 响 ， 有 材 料 的粒 径 均在 Ｏ ３ 所 ．
ｍｏ／ ＯＨ 溶液 。在 高速 搅拌 的条件下 将两种 溶 液 ｌＬ Ｎａ 同时 滴入容 器 中 ， 制碱 加入 量 ， 控 用氨水 调节 容器 内反
应 物 的 ｐ 值 ， 个 过程 控制 温度 在 ４ ＂ ０ Ｈ 整 ５ ￣５ ℃之 间 ， 制 文献标 识码 ： Ａ 得不 同 ｐ 值 的 Ｎｉ。 ｏ／Ｍｎ／ （ Ｈ ｌＣ ｌ ／ 。 ＯＨ） 。 ２共 沉 淀 前 驱
将 制 得 的 样 品与 乙 炔 黑 、 四氟 乙烯 （ Ｔ Ｅ 以 聚 ＰＦ ）
８ １ ５的质 量 比混 合 ， 水 乙 醇为 分散 剂 ， ５； Ｏ： 无 用超 声 波 清洗 器 振 荡 １ｍｉ 其 分 散 均 匀 ， 成 面 积 约 ０ ５ ０ ｎ使 制 ．
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２ ２ 物相 分析 及表 征 ．
样 品 的结构 由荷 兰 Ｐ ｉｐ Ｐ ｒ Ｐ ｏＰ ｏＭＰ ｈｌ ｓＸ’ ｅｔ ｒ ｒ Ｄ ｉ 粉 末 Ｘ 射 线 衍 射 仪 测 试 （ ｏ靶 ， Ｃ Ｋａ辐 射 ， 电 压 管 ４ ｋ 管 电流 ４ ｍＡ） 用 Ｐ ｉｐ －０Ｅ Ｅ 环境 扫 ０ Ｖ， ０ ； ｈｌ ｓ ｉ ＸＬ ３ Ｓ Ｍ 描 电子 显微 境 测试 材料 的表 面形 貌 ， 试前 样 品 进 行 测 表面 喷金处 理 ； 美 国 ＮＩ ＯＬ Ｔ公 司 ＮＩ ＯＬ Ｔ ６ 用 Ｃ Ｅ Ｃ Ｅ ５０
Co_掺杂La1.5Ca0.5NiO4+δ阴极材料的电化学性能
第44卷 第2期2024 年4月辽宁石油化工大学学报
JOURNAL OF LIAONING PETROCHEMICAL UNIVERSITYVol.44 No.2
Apr. 2024
引用格式：蒋靖,宋云峰,马季,等.Co掺杂La1.5Ca0.5NiO4+δ阴极材料的电化学性能[J].辽宁石油化工大学学报,2024,44(2):29-35.
JIANG Jing,SONG Yunfeng,MA Ji,et al.Electrochemical Properties of Co⁃Doped La1.5Ca0.5NiO4+δ Cathode Materials[J].Journal of Liaoning Petrochemical University,2024,44(2):29-35.
Co掺杂La1.5Ca0.5NiO4+δ阴极材料的电化学性能
蒋靖， 宋云峰， 马季， 张雷， 张磊磊， 宋昭远（辽宁石油化工大学 理学院，辽宁 抚顺 113001）
摘要： 采用溶胶凝胶法合成一种Ruddlesden⁃Popper(R⁃P)型富钴的新型层状钙钛矿型阴极材料La1.5Ca0.5Ni0.2Co0.8O4+δ(LCNC)，并进行了电化学性能测试。结果表明，LCNC在空气中400~800 ℃下的电导率为4~58 S/cm，优于多数SOFC阴极材料；在800 ℃下测得对称电池LCNC|LSGM|LCNC的极化阻抗为0.16 Ω·cm2
，该
电极基于300 μm厚La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)支撑的单电池的最大功率密度为527 mW/cm2，且连续工作50 h后单电池性能仅略微衰减；LCNC是一种具有潜力的SOFC阴极材料。关键词： 固体氧化物燃料电池； 电化学性能； 阴极； 电导率； 极化阻抗中图分类号： TE662 文献标志码：A doi：10.12422/j.issn.1672⁃6952.2024.02.005
固体草酸加料对草酸镍粒度与形貌的影响
固体草酸加料对草酸镍粒度与形貌的影响1. 引言- 草酸镍在电池、催化剂等领域有着广泛的应用- 控制草酸镍微观结构可以优化其性能- 固体草酸作为一种添加剂，能够对草酸镍的粒度和形貌产生影响，是一种重要的研究方向2. 实验设计- 制备草酸镍的基础过程- 不同质量分数和粒度的固体草酸加入草酸镍中，得到草酸镍样品A、B、C、D、E- 通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对各样品进行表征3. 结果分析- XRD分析发现草酸镍不同粒度的掺杂对其晶体结构没有影响- SEM照片显示，固体草酸的加入可以使得草酸镍晶体粒度不同程度地变大，其中A样品表现最为显著- 分析各样品的特定表面积、孔径分布等参数，得到与之相应的各种催化反应活性的数据，与粒度和形貌产生的变化联系起来4. 讨论- 通过以上实验结果和数据分析，探讨固体草酸掺杂草酸镍以及其粒度、形貌变化对催化性能的影响- 解释草酸自身与草酸镍的相互作用机制，从原理上辅助阐述实验结果5. 结论- 固体草酸不同粒度的加入，对草酸镍的晶体粒度和形貌有显著的影响- 不同粒度的草酸掺杂草酸镍样品的催化活性具有不同的变化趋势- 结合实验分析和机制解释，得出固体草酸掺杂草酸镍具有优化催化性能的潜力，为进一步研究和应用提供了理论和实验基础。
1. 引言草酸镍是一种广泛应用于电池、催化剂等领域的重要材料。
其优异的物理化学性能使得其被广泛关注和研究。
在草酸镍的制备过程中，控制其微观结构，例如粒度、形貌等方面，可以帮助优化其性能。
固体草酸作为一种添加剂，被广泛用于草酸镍的制备中，能够对其粒度和形貌产生影响，是一项重要的研究领域。
通过添加固体草酸，可以实现对草酸镍的微观结构的控制，从而调节其特定表面积、孔径分布等参数，优化其催化性能。
因此，研究固体草酸掺杂草酸镍的影响，对于深入探究草酸镍的特性和优化其应用具有重要意义。
本文将采用实验分析和理论解释相结合的方式，探讨固体草酸对草酸镍微观结构的影响，重点关注其粒度和形貌的变化，并探索这些变化对草酸镍催化性能的影响及其机制。
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ｌ ＡＲＫ Ｓ Ｐ 。ＶＯＨＳ Ｊ Ｍ 。 Ｇ０Ｒ Ｒ ．Ｄｉ ｃ ｘｄ ｔ ｎ ｆ ＴＥ Ｊ ｒ ｔ ｏ ｉ ａ ｏ ｏ ｅ ｉ
了网状骨架。同时也表明通过沉淀法制备的 ＮＯ的 ｉ 前驱物 ＮＣ０ ＂１０作为阳极材料 ，具有很高的催 ｉ￣４２１ － ２
化活性 ， 使得单电池的电化学性能很好。
３ 结 论
Ｃｕｒｎ ｅｓ （ ｍ２ ｒ ｔ ｎｉ ａ／ １ ｅ ｄ ｗ
Ｎ （ Ｏ） ６ ２ ｉ 。・Ｈ０为主要原料 ， Ｎ 氨水为沉淀剂 ， 采用
２３ 半 电池 的形貌 分析 ．
看出其衍射峰的 ２ 值分别为 ｌ． ２ ．。 ０２，５ Ｏ ８ ２ ’ ． ３． ８ ８ ３ ｏ ６
采用电极支撑 的电解质结构是实现 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ中温 ４ ． ，７ 。 ９１ ５ ． ，８ 。 ３ 。 ． ， ． ，１ 。 ． ， ８ ４ ６ ４ 。 ３ ５ ４ 与标准的ＮＩ２４ Ｈ ０ ｉ Ｏ ・ ２ 化的必然选择。 ２ Ｃ ２ 制备致密的电解质和多孔的电极是阳 （ 卡片号 Ｊ Ｐ Ｓ ５ ０８ ） Ｃ Ｄ ２— ５ １一致 ， 对应的这些 峰分别是 极支撑型 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ的基本要求。 阳极 中的 Ｎ Ｃ０ ＂ ２ ｉ２４ Ｈ０ ２
第 ３ 卷第 ３ ２ 期 ２１年 ９月 ０１
《 陶瓷学报》
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＣＥ ＲＡ ＭＩ ＣＳ
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ ３ 】３ ． ． Ｓ ｐ． ０ １ ｅ ２ １
文章编号 ：０ ０ ２ ７ （０ ）３－ ８ － ４ １ ０－ ２ ８ ２ １ ０ － ３ １ ０ １ ０
５ Ｏ
６ Ｏ
７ Ｏ
８ Ｏ
２ｔｅ （ ） ｈｔ 。 ａ
Ｔｅ ｅａｕｅ（ ） ｍｐ ｒｔｒ ℃
图 １ 制 备 的 草 酸镍 ＸＲ 图 Ｄ
Ｆｇ． ＸＲＤ ｐ ｔ ｒ ｆｎｃ ｅ ｘ ｌｔ ｉ１ ａｔ ｎ ｏ ｉｋ ｌ ａａｅ ｅ ｏ
图 ２ 草 酸镍 粉 体 的 Ｄ Ａ Ｔ 曲线 Ｔ —Ｇ
，
草酸镍颗粒 的形成实现了形核与生长过程分开 ， 颗
粒在一次形核基础上按生长方式长大 ， 无二次形核及 Ｎ Ｏ Ｙ Ｚ混合均匀 。这就说明通过沉淀法制 备的 ｉ和 Ｓ Ｎ Ｃ０ ＂ ２ ｉ２４ Ｈ０作为阳极材料 ， ２ 完全满足 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ的要求。
团聚发生 ， 从而制备出了单分散性好的球形 Ｎ ＣＯ ・ ｉ ４ ２ 粉体。以 ＮＣ０ ・Ｈ ０作为阳极材料 ， ０ ｉ２４ ２ ２ 具存限 高 的催化 活 性 ， 得 单 电池 以 Ｈ 作 为燃 料 在７ ｏ 使 ２ ５￣ ｃ 的开路 电压为 １ ５ 最高功 率密度 为 １ ２ ｃ ￣ ． Ｖ， ０ ． Ｗ／ 。 ３ ｍ
可再利用 、 可实现模块化 、 安装简便等优点【。 被认为
限公司） 作为分散剂。将 ＣＨ０ ＂Ｈ０ 分析纯 ， ２２４ ２ （ ２ 国药
集团化学试剂有限公 司） 配成溶液 ， 然后加氨水制成
草酸铵溶液 ， 并调至所需的草酸铵浓度和 ｐ 并将其 Ｈ，
不断地滴入硝酸镍溶液中， 磁力搅拌 ， 直至生成沉淀。 再将充分反应所得的沉淀用湘仪 Ｌ ５ ０ 一 ５ 型离心机以 ３０ｒ ｉ 离心分离，并至少用蒸馏水洗涤 ４ ５ ００ｒｎ ／ ａ — 次，
《 陶瓷学报》 ０ １ ２ １ 年第 ３期
占 口
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ０ ∞ 鲫 加
Ｏ ０
０２ ．
Ｏ１ ． ００ ． 兰 一Ｏ １ ．
一
０２ ．
．
０ —０３
一
Ｏ４ ． ０５ ． Ｏ６ ．
—
一
０
１ Байду номын сангаас０
２ Ｏ
３ ０
４ Ｏ
ＪＭ－ ７ ０ Ｓ － ０ Ｆ型场发射扫描 电子显微镜对单电池形貌 ６
基金项 目： 国际科技合作项 目（ ：０９ Ｆ ５２０ ； 自然科学基金（ ：１６０４ ； 编号 ２０Ｄ Ａ １１ ）国家 编号 ５ １２１ ）校青年科学基金
通讯联系人 ： 石纪军 ， － ｉ ｓ ８ １ ＠１３ ｏ Ｅ ｍａ ： ｘ ８ ８ ６ ． ｎ ｌｊ ｃ
备的粉体为单斜 晶系的 Ｎ￥２， Ｈ０ 以 ＮＣＯ ＂ ２ 作为 阳极材料 ， ｉ ０ ＂ ２， ｉ￣４ Ｈ（ ２ ２ ２ ） 具有很高的催化活性 ， 使得单 电池在 Ｈ 燃料气下 ７０ ２ ５℃的 开路电压为 １ ５ ， ． Ｖ 最高功率 密度为 １ ２ ｃ ２ ０ ． Ｗ／ 。 ３ ｍ
关键词草酸镍 ； 固体氧化物燃料电池； 性能 电
称取适量的草酸镍和 Ｙ Ｚ 加入 ５ ｔ ＭＭＡ作 Ｓ， ｗ％Ｐ 为造孔剂和少量的添加 剂 ， 研磨 ， ５ 以 ％的 Ｐ Ａ进行 Ｖ
剂， 为燃料气体的 电化学氧化提供反应场所。因此众
造粒 ， 先利用于压成型法以 ４ ａ ＭＰ 的压力将阳极压成
１ｒ ５ ｍ× ． ｍ的片， ａ ０ｍ ６ 然后以 １Ｍ ａ ４ Ｐ 的压力将 电解 质流延片［压在阳极片上。再放入 ＳＪ１０ 型 电炉 ３ ， ４ １ Ｊ ６０ 一 内， 从室温 ６０ 的升温速率为 １ ／ ｉ，０ —４０ ０￣ Ｃ ￣ ｒ ｎ６０ １０￣ Ｃａ Ｃ 的升温速率为 ３ ／ ｉ，４ ０ ￣ ｒ ｎ １０ ℃保温 ３ 制成半 电池。 ｃａ ｈ 利用丝网印刷技术［ 阴极 Ｌ Ｍ 印刷在 电解质上 ， Ｓ ｌ 将 Ｓ
Ｆｇ２ Ｄ ｉ． ＴＡ－ Ｇ ｕ ｓｏ ｉｋ ｌ ｘ ｌｔ ｏ ｅ Ｔ ｃ ￣ｅ ｎｃ ｅ ａａｅ ｐ ｗｄ ｒ ｆ ｏ
２２ 草酸镍 粉体 的热 分析 －
图 ２为固定条件下样 品的 Ｄ Ａ Ｔ Ｔ — Ｇ曲线 。 从图 中可看 出草 酸镍粉 体 在升 温过 程 中一直 失重 ， 在 ９ ．ｃ ９ ￣时是 自由水的蒸发 ， ｏ 曲线上出现了一个较为宽 的吸热峰 ， 但是草酸镍还没有开始分解 ， 而其分解分 为两个过程 ： ２０ ３０ 在 ０ — ０ ℃之间（ 图中峰值为 ２０ ６￣ Ｃ） 的差热分析曲线上出现 了—个较窄的吸热峰 ， 热重分 析 曲线上对应的温度范围内出现 了 ２ ． ％的失重 ， ４３ ３
闭孔气孔 。 电解质薄膜化是 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ中温化的重要条件
和 （２ ） ４ ５衍射晶面 ， 没有发现其他的杂峰 。 说明利用沉 淀法制备 的粉 体是 Ｎ ２ ２ 属于 单斜 晶系 ， ｉ ０ ・ＨＯ， Ｃ ａ １． ｓ ，＝ ． ３ ￣ ＝ ． ３ ￣ 表明利用沉漱 ＝ １ ７ ｂ ５ ３Ａ ， ９ ３Ａ 。 ７ ３ ｃ ８ 制 备的粉体为单斜 晶系的 Ｎ ２２ ２ ２且 纯 度 很 高。 ｉ ０・ ｏ Ｃ Ｈ
这 归 属于 ＮＣＯ ・Ｈ Ｏ 中 ２个 配 位 水 的脱 除 ； ｉ ２ ｚ 在
图 ３ 半 电池的 Ｓ Ｍ 图 Ｅ
Ｆｇ３ ＳＥＭ ｆｈ ｌＣｅｌ ｉ． ｏ ａｆ ｌ
３０ ４０ ０ — ０ ℃之间（ 图中峰值为 ３４ ℃） ６ ． 出现了一个尖 ５ 锐的吸热峰 ， 伴随着 ４ ． ％的失重 ， ５９ ３ 这归属于 ＮＣ０ ｉ２
之一。阳极孔分布比较均匀 ，气孔率约为 ３ｖ１ ０ｏ． ％，
《 陶瓷学报｝０ １ ２ １ 年第 ３ 期
说明阳极具有疏松 多孔 的结构 ， ｉ ＮＯ在Ｙ Ｚ之 间分 Ｓ
布比较均匀 ， 随着三相交界 区 Ｔ Ｂ长度的增加 ， ｉ Ｐ Ｎ— Ｙ Ｚ阳极的催化活性得到加强 ［］ Ｓ Ｓ ６ ， Ｚ之间也形成 －Ｙ ８
（０ ）（０ ）（０ ）（２ ）（１ ）（０ ）（２ ）（２ ） ２２ ，０ ２，４２ ，０ １，３４ ，６４ ，０ ３ ，２ ４
粉体和造孔剂在烧成过程中产生孔隙 ，形成多孔 电
极。 图 ３ 从 可以看出 ， 电解质和阳极结合得很紧密 ， 电
解质的厚度约为 ｌｉ 且致密度高 ， Ｏ ｍ， ｘ 只有极个 别的
沉淀法制备草酸镍对 Ｓ Ｃ阳极 电性能的影响 ＯＦ
石纪军 吴也凡 罗凌虹 程 亮 王乐莹 余永 志
（ 景德镇陶瓷学院， 江西 景德镇 ３３ ０ ） ３ ０１
摘 要
以Ｎ（Ｏ）６ ２ ｉ ￣・Ｈ０为主要原料 ， Ｎ 。 氨水为沉淀剂， 采用沉淀法制备草酸镍。 以草酸镍作为 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ阳极材料。 通过 Ｘ Ｄ、Ｔ － Ｇ、 Ｒ Ｄ ＡＴ Ｓ Ｍ和电化学工作站等测试手段分别对粉体物相、 Ｅ 热综合分析及电池的结构与电性能进行了表征。 研究结果表明， 利用沉淀法制
图 ４ 单电池的 ＩＶ ＩＰ关 系图 －／ —
Ｆｇ４Ｔｈ ｅ ｅ ｄ ｎ ｅ ｏ ｅｌ ｏｌ ｇ ｎ ｏ ｒｄ ｎ ｉ ｉ． ｅ ｄ ｐ ｎ ｅ ｃ ｆｃ ｌｖ ｔ ｅ ａ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｓｔ ａ ｙ ｏ ｕ ｒ ｎ ｅｎ ｉ ｎｃ ｒｅ ｔｄ ｓｔ ｙ
沉淀法制备草酸镍。 以草酸镍作为 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ阳极材料。 在制备 Ｎ Ｃ０ ＂Ｈ０的过程 中加入少量的 Ｐ Ｇ溶液 ｉ２４ ２ ２ Ｅ
参 考 文 献
在制备 Ｎ Ｃ０ ・Ｈ０的过程 中， ｉ ２ ２ 溶液呈中性及弱 碱性时（ 初始 ｐ ８ ）晶体颗粒 的固有生长习性被 Ｈ＜ ． ， ０
外在因素 一 高过饱和度抑制 ， 细小晶粒间的随机碰 撞导致各个空间方向的生长速度几乎相等 ， 最终形成
趋近于等轴的球形或者类球形颗粒。 另外分散剂的加
的分解 。 当分解温度高于 ４ ０ 时 ， ０ ｏ 热重曲线平稳 ， Ｃ 表 进行了分析。以上海辰华的 Ｃ Ｉ ４ Ｈ ６ Ｃ电化学工作站 ０
对单电池的电性能进行了测试 。
明在 ４０ ０ ℃之前草酸镍已经彻底分解。 ＤＡ Ｔ Ｔ — Ｇ研究进一步证实了沉淀法制备的产物为
Ｎ Ｃ０ ＂Ｈ０， ｉ２ ４ ２ 其热分解分为脱水和草酸镍分解二 ２ 如回 １ （ 所示。 ）２ 、） 最终 褊 ０。 担 谚 骄佣 沉 淀
于 １０ ℃焙烧 ｌ。 ２０ ｈ
多科研工作者一直在寻求具有高催化活性的阳极材
料来制备固体氧化物燃料电池。 草酸镍是一种性能 良