沉积钴的Ni(OH)-%2c2-电极充放电过程中的结构与形貌研究.pdfVIP

B04l 沉积钴的Ni(O均：电极充放电过程中的结构和形貌研究+ 王先友”，罗方承” cnj (1：湘撵大学他学化I学靛．湖南4nn05，H1vang@xtu．副u {2：江西晶安她I存艰公司，江西晶义3跏87fc}uo@publ记nc|x．cn) 碱性二次电池镍电极的活性物质放电态可表示为Ⅱ-Ni(OH)．和口-N“oH)．，充电态时可 表示为B-NiooH和Y—Ni。oH。 而常用作正极活性材料的是B—Ni(OH)B．Ni(OH)，电极 ‘ 2。 是一种P型半导体电极，属于按化学计量()‘过剩的半导体。当电池充电时，在电极／溶液界 面上发生的氧化还原电极过程是通过半导体晶格中的电子缺陷和质子缺陷的转移来实现的。充 电性，放电时Ni(II)聚积在氢氧化物／电解液界面，形成绝缘层，阻止丁晶体内部的Ni(111)的 放电，电极上有较高的剩余容量，所以在下一个充放电循环过程中该部分未放电的Ni(111)将 转化为Y—NiooH。已经知道，由于y—NiooH的生成，充放电过程中的晶形转换由B— Ni(oH)2·2Hp—B—Ni(oH)2…。在Y～NiooH—B一3Ni(oH)2·2H20的转化过程中，由r 密度差变化较大，引起电极形变和产生应力，从而影响电极的寿命。已有大量文献报导，Ni(10H)： 放电电位平台下降和成本增加。为了改善B—n矗(oH)2的电极的性能，我们提出在球型B— Ni《o蝎2微粒表面化学镀co叶并且通过电化学研究和电极及电池性能测试发现效果显著口“。 本文将讨论沉积5％Co镀层的Ni(oH)2电极在充放电过程中结构和形貌变化。 1．实验方法 球型B—Ni(oH)z是按我们的专利方法进行【“，表面沉积钻的量约为5％。 电极的结构测试是将电极按要求进行循环后，再按要求的充电量进行充电，然后迅速将电 极取出，用滤纸吸干电解液，马上进行X-射线(XRD)测试。所用X．射线衍射仪为D／Max— IⅡAx-rav kV和40 diffractorneteB CuK。，35 mA石墨滤镜。形貌测试是 RigakuLtd，I印an 将循环后的正极在蒸馏水中用超声波振动仪将活性物质振出，过滤、烘干，再用扫描电镜 (sEM)(Hitac}IiX_650)测试。表面元素全分析是将SEM测试用的正极活性物质进行x．射线 光电子能谱(xPs)(X．rayphot∽lec仃onspec嘶(XPS) v=1253．6 01 spectrometerwimMgK。excitationeV))分析。 2结果分析与讨论 中国博士后科研基金资助项目 B041 Ni∞H存在，蜕明电极有较大的剩余容量。而且沉积Go镀层的B—Ni(O}块电极100％放 成的高价Ni绝大部份都在放电过程中还原为B—Ni(OH)：，也就意味着该电极有较大放电容 量和较高的活性物质利用率。出现此种差别的原因主要是由于0一Ni(oH)2粒子表面沉积5％ 粒子之间及粒子与导电骨架之间的接触电阻，因而充电更均匀，放电更彻底的缘故。 电50％时，电极上就出现Y—NiooH，充电100％时，电极上的Y—Ni。OH占绝大多数， 但以B～N∞H为主，Y—Ni。。H量较少，即使在充电200％情况下，电极主要由Y—NiooH 组成，但仍有一定量的B—NiooH，表明B—Ni。0H并未全部转化为Y—NiooH。 次循环后的活性物质扫描电镜照研究可见，添加5％(]0粉的电极经充放电循环20次后，§一 Ni(oH)：的粒径明显变小，取其中一个球进行放大，在放大倍数7000下可清晰地看到其粒径 电极中0一Ni(oH)2