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《钴的添加形式对氢氧化镍电极性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第6卷第1期电化学Vol.6No.12000年2月ELECTROCHEMISTRYFeb.2000文章编号:1006-3471(2000)01-0065-07钴的添加形式对氢氧化镍电极性能的影响1323原鲜霞,王荫东,詹锋(1.中国科学院上海冶金研究所,上海200050;2.哈尔滨工程大学化学工程系,黑龙江,哈尔滨150001;31北京有色金属研究总院,北京100088)摘要:研究了钴元素分别以Co,CoO,Co+CoO三种形式作为添加剂并分别以与Ni(OH)2用机械混合的方式添加到电极活性物质中时对镍电极性能的影
2、响,用循环伏安法和电化学交流阻抗法对实验结果进行分析.结果表明:对于机械混合的添加方式,Co,CoO和Co+CoO三种形式的钴添加剂均可在一定程度上改善镍电极的性能.其中,当钴以CoO的形式添加时镍电极的性能最好.这是因为三种形式的添加剂均在一定程度上改善了活性物质Ni(OH)2的结构、增强了电极中质子的传输能力,从而提高了镍电极反应的可逆性,强化了镍电极的析氧极化,并提高了镍电极的充电效率,其中CoO的作用效果最明显.关键词:镍电极,钴的添加形式,循环伏安法,交流阻抗法中图分类号:O646.54文献标识码:A近年
3、来,金属氢化物-镍电池的发展对镍电极提出了越来越高的要求,而镍电极的活性物质β-NiOOH作为一种p型氧化物半导体,其导电性很差,这就使镍电极的充电效率、放电深[1]度、活性物质的利用率等性能均受到不利的影响.在镍电极中加入适当的添加剂是改善其性能的有效途径.自从1914年爱迪生申请专利将钴作为改善镍电极性能的添加剂以来,钴元素作为镍电极的添加剂受到广泛的关注,国内外学者对它进行了大量的研究.归纳起来,钴对改善镍电极性[2～6]能的作用效果主要有:强化电极上的析氧极化、提高电极的导电性、提高活性物质电化学反应的可逆
4、性、提高电极的充电效率、提高活性物质的利用率、抑制电极膨胀、延长电极的使用+寿命、减弱铁等有害杂质对镍电极的毒化作用、使电解液中Li的作用效果更加突出、增强镉对电极膨胀的抑制效果.由于自然界中钴是以多种形式(如单质金属、氧化物、盐等)存在的,因而可以采用不同的形式加入到镍电极的活性物质中作为添加剂.然而,究竟何种添加形式对改善镍电极性能的作用效果最好,说法各不相同.文献[7]认为在盐类中以CoAc的形式添加效果最好,在氧化物中以CoO的形式添加效果最好;文献[8]认为以CoO的形式添加效果较以Co作为添加剂要好;收
5、稿日期:1999207219,修订日期:1999-09-253通讯联系人基金项目:国家科学技术委员会863资助项目(715-004-0020)·66·电化学2000年但文献[9]认为以Co的形式添加效果较好,而且提出以CoO加少量的Co作为添加剂时镍电极的性能最好.之所以会出现上述不同的实验结果,笔者认为可能有以下几个方面的原因:①各种形式的钴添加剂的添加方式不同;②电极的种类不同;③所用活性物质、添加剂等的晶型、晶粒尺寸不同;④添加剂的用量不同;⑤电解液的组成、浓度不同;⑥充放电制度不同.基于此,本文比较了钴元素
6、分别以Co、CoO、Co+CoO作为添加剂以机械混合的方式添加到电极活性物质中时对镍电极的性能的影响,并用循环伏安法和交流阻抗法对实验结果进行了分析,这对国内外电池行业具有现实的指导意义.[2,10]钴的含量不同,对电极性能产生的影响也不同.R.D.Armstrong等认为低含量的钴将使电极反应在β-Ni(OH)2/β-NiOOH相间进行,而当钴的含量增加到一定程度时将存在大量的不稳定的α-Ni(OH)2/γ-NiOOH体系,此时虽然初始容量较高,但由于γ-NiOOH的存在使得电极在循环过程中膨胀严重,大大缩短了电
7、极的寿命;另一方面,钴价格昂贵,而且高含量的钴将使电极的整体容量下降.所以,实用中应将钴含量限制在较低的范围,一般在3wt%～5wt%之间.本文所用的添加剂钴的含量为3wt%.1实验1.1镍电极的制备将1.55gNi(OH)2与3%的添加剂钴(以各种形式添加的钴重量均为活性物质总量的3%,空白对比电极中不加钴)、适量粘结剂混合均匀后涂在带极耳的2.8×3.6cm泡沫镍集流体上,经烘干、压制成型.1.2镍电极的性能测试及电化学分析以制备好的镍电极作为研究电极、AB5型贮氢合金电极作为辅助电极、Hg/HgO电极作为参比
8、电极,在7mol/LKOH溶液中浸泡12h后用机械工业部广州擎天实业有限公司生产的BS-9300电池检测设备测试充放电性能.充放电制度为:先以理论容量的0.1倍即0.1C理充电15h,间歇5min后再以0.1C理放电到0.1V(vs.Hg/HgO,下同),经5次循环后再以0.2C理充电7h,间歇5min后以0.2C理放电到0.1V,多次循环至放电容量稳定为止
