镍铬合金共沉积的电化学研究
各类金属电化学沉积机制的研究与应用分析
各类金属电化学沉积机制的研究与应用分析一、导言金属电化学沉积是指在电化学反应中,通过外加电压和电流下,金属原子离子被还原物吸附并形成金属沉积物的过程。
金属电化学沉积过程是一种简单、快速、高效的沉积方法,可用于各种不同金属沉积薄膜。
本文旨在探索各类金属电化学沉积机制的研究与应用分析。
二、铜电化学沉积机制铜电化学沉积是最常见的电化学沉积方法之一,可用于工业生产中的电路板、微电子设备和太阳能电池等行业。
铜电化学沉积是通过向铜盐溶液中施加电场来监听铜离子,并沉积在表面上。
沉积机制采用铜离子在氧化还原反应中的还原过程,具体过程如下:Cu2+ + 2e- → Cu (电化学反应)因此,铜池被称为“还原池”,水分子也可能被还原成氢气,化学方程式如下:H2O + 2e- → H2 + 2OH-三、镍电化学沉积机制镍电化学沉积是一种常用的镍涂层方法,广泛应用于半导体、电池、汽车零部件等行业。
镍电化学沉积机制是镍离子通过电化学还原转化成金属镍,具体反应如下:Ni2+ + 2e- → Ni镍电化学还原反应中,镍的电极电动势比水还原大1.7伏,因此,此电化学反应非常浓烈,不需要添加还原剂。
在电解质中,引入一定量的NiCl2 作为离子源,镍电解时,镍离子向阳极迁移,致力于向阳极释放电子与 Cl- 离子发生电极筛选,碳块向阳极通电,导致表面发生化学反应,即生成 Ni2+ 离子。
四、铬电化学沉积机制铬电化学沉积可用作防腐、美化工程在不锈钢、铸铁、铜等材料表面的处理。
铬电化学沉积是通过在含铬离子的电解液中将铬离子沉积在基材表面的过程。
铬离子被还原成金属铬时,电解质中的酸性越高,还原得越彻底。
铬化学反应如下:Cr3+ + 3e- → Cr五、锌电化学沉积机制锌电化学沉积应用广泛,可在热交换、汽车工业以及裸钢及钢铁制品保护等多个领域中使用。
锌电化学沉积离子(Zn2+)沉积在金属表面的机制如下:Zn2+ + 2e- → Zn当电解液浓度越来越高时,锌离子的浓度也有显着的增加,且锌离子的沉积是一个快速而简单的过程。
电沉积Ni-Ru合金及其电化学性能研究的开题报告
电沉积Ni-Ru合金及其电化学性能研究的开题报告
1. 研究背景
镍和铑合金具有良好的物理和化学性质,在电化学制备、电催化和电化学储能等领域有着广泛的应用。
然而,单独使用镍或铑会存在一些局限性,因此研究Ni-Ru合金的电化学性能具有重要的理论和应用价值。
目前,电沉积技术是制备Ni-Ru合金的主要方法之一。
2. 研究目的
本研究的主要目的是通过电沉积Ni-Ru合金的方法,探究合金组成对其电化学性能的影响。
具体来说,将研究以下内容:
- 不同电位、时间和电解液条件下的Ni-Ru合金电沉积实验;
- 合金组成、晶体结构、表面形貌的表征;
- 在不同条件下Ni-Ru合金的电化学性能,包括电化学活性、催化活性和电容性能等。
3. 研究方法
- 电化学沉积法:采用三电极体系,即工作电极、参比电极和计时器电极,控制电位和时间,将Ni、Ru沉积于导电玻璃等基底上;
- 表征方法:使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)、拉曼光谱仪等,对 Ni-Ru合金的组成、晶体结构和表面形貌等进行表征;
- 电化学性能测试:采用循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)和交流阻抗法(EIS)等,测量Ni-Ru合金的电化学性能;同时,还将进行电容性能测试和其他相关性能的测试。
4. 研究意义
本研究的结果可以为制备Ni-Ru合金及其在电化学领域的应用提供理论和实验基础。
同时,通过探究Ni-Ru合金的电化学性能,为其他金属合金的电化学行为研究提供参考和借鉴。
此外,研究结果还可能对提高电化学催化反应的效率和催化剂的稳定性等有着重要的意义。
电沉积制备Cu-Ni-Mo_三元电极及其析氢性能
表面技术第52卷第8期电沉积制备Cu-Ni-Mo三元电极及其析氢性能杜金晶,刘心海,王斌,刘卓祺,赵丹丹,李倩,张轩,朱军(西安建筑科技大学 冶金工程学院,西安 710000)摘要:目的制备一种在碱性溶液中具有高效、低成本等优点的铜基析氢阴极材料。
方法在35 ℃下采用直流电沉积法,在泡沫镍(NF)表面分别沉积Cu-Ni、Cu-Ni-Mo镀层,制备Cu-Ni/NF、Cu-Ni-Mo/NF析氢电极。
利用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征电极的表面形貌、结构元素含量及物相。
通过电化学阻抗技术(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)测定电极的析氢性能和催化活性。
结果经Mo掺杂后,Mo在Cu-Ni-Mo三元合金中以置换型固溶体的形式存在,与二元镀层相比,增大了镀层的晶格常数。
Cu-Ni-Mo/NF三元电极在电流密度10 mV/cm2下,过电位仅为116 mV,塔费尔斜率为104 mV/dec,电荷转移电阻为15.34 Ω,电化学活性比表面积(ECSA)为22.33,相较于Cu-Ni/NF 二元电极,分别降低了68 mV、27 mV/dec、15.48 Ω,ECSA值提高了7.95,且循环稳定性较好。
结论引入第3种元素Mo,改变了Cu-Ni二元电极的镀层形貌,使晶粒细化,表现为微粒紧密堆积而成的球胞状结构,从而提升了电极材料的比表面积,为析氢反应提供了更多的活性位点,有助于提高析氢反应效率。
由于三金属间的协同作用,与Cu-Ni二元电极相比,Cu-Ni-Mo三元电极显示出更优异的析氢催化性能。
关键词:电沉积;HER;Cu-Ni-Mo 镀层;电催化;泡沫镍中图分类号:TK91 文献标识码:A 文章编号:1001-3660(2023)08-0380-07DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.033Preparation of Cu-Ni-Mo Ternary Electrode by Electrodepositionand Its Hydrogen Evolution PerformanceDU Jin-jing, LIU Xin-hai, WANG Bin, LIU Zhuo-qi, ZHAO Dan-dan, LI Qian, ZHANG Xuan, ZHU Jun (College of Metallurgical Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710000, China)ABSTRACT: One step DC electrodeposition double-sided plating is an electrodeposition method that can obtain double-sided coated electrodes. The work aims to prepare a porous hydrogen evolution cathode material with high hydrogen desorption activity and stability. Nickel molybdenum binary alloy has good hydrogen evolution performance because of its "synergistic effect", but it also has the problem of component dissolution in the electrolysis process. The formation of Cu-Ni bimetallic收稿日期:2022-07-22;修订日期:2022-11-22Received:2022-07-22;Revised:2022-11-22基金项目:陕西省区域创新能力引导计划(2022QFY10-05)Fund:Shaanxi Province Regional Innovation Ability Guidance Plan (2022QFY10-05)作者简介:杜金晶(1983—),女,博士,副教授,主要研究方向为电解水制氢、锂电负极。
电沉积Ni_Cr合金电化学行为的研究
pH值的升高 ,阴极极化曲线向电势负的方向移动 ,阴 极过程极化程度增大 ,所以合金镀层析出所需的过电 势增大 ,过电势增大就会导致金属的结晶细化 ,镀层光 亮致密 ,晶粒尺寸细小 。但 pH 值过大 ,镀液中 OH - 浓 度过高 ,使 C r3 +容易发生羟桥基聚合反应 ,电极表面有 黑色物质生成 ; pH 值过低 ,电极表面析氢严重 ,导致电 流效率降低 。所以 pH 值不宜过低或过高 ,应控制在 2. 0左右 。
2 结果与讨论
2. 1 不同 N i2 +浓度下的阴极极化曲线 CrC l3 ·6H2 O 浓度为 75. 00 g /L ,不同 N i2 + 离子浓
度下 N i - Cr合金共沉积的阴极极化曲线见图 1。
1 试 验
1. 1 镀液组成
电沉 积 镀 液 : 50. 00 g/L N iSO4 ·6H2 O, 45. 00 g /L
havior of trivalent chrom ium electrodeposition p rocess [ J ]. Electrochem ica Acta, 2002, 48 (4) : 349~356. [ 8 ] 何湘柱 ,龚竹青 ,蒋汉瀛. 三价铬水溶液电沉积非晶态铬 的工艺 [ J ]. 中国有色金属学报 , 1999, 9 (3) : 646~650. [ 9 ] 何湘柱 ,龚竹青 ,蒋汉瀛. 三价铬水溶液电沉积非晶态 Cr 的电化学 [ J ]. 中国有色金属 , 2000, 10 (1) : 95~100.
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电 沉 积 Ni 2 Cr 合 金 电 化 学 行 为 的 研 究
使 N i2 +和 C r3 +的同时放电 ,减小了镍 、铬析出电势的差 距 ,从而减小了 N i2C r合金的极化程度 [ 7 ] ,使 N i 2Cr合 金共沉积更容易 。
Ni-Co-W合金电沉积行为及成核机理
Ni-Co-W合金电沉积行为及成核机理温林洁,张丽楠,周宗熠,李运刚,杨海丽*(华北理工大学冶金与能源学院,现代冶金技术教育部重点实验室,河北唐山063210)摘要:采用循环伏安、阴极极化曲线、电化学阻抗谱、计时电流等方法对Ni-Co-W合金的电沉积行为及成核机理进行研究。
结果表明,Ni-Co-W合金的电沉积是一个存在成核行为的不可逆过程。
Ni-Co-W合金的成核机制为瞬时成核,合金的电沉积由动力学和扩散过程混合控制,主要受动力学控制。
关键词:Ni-Co-W合金;电沉积行为;成核机理;速率控制步骤中图分类号:TQ153.2文献标识码:AElectrodeposition Behavior and Nucleation Mechanism of Ni-Co-W AlloyWEN Linjie,ZHANG Linan,ZHOU Zongyi,LI Yungang,YANG Haili*(College of Metallurgy and Energy,Key Laboratory of the Ministry of Education for Modern Metallur‐gy Technology,North China University of Science and Technology,Tangshan063210,China)Abstract:The electrodeposition behavior and nucleation mechanism of Ni-Co-W alloy were studied by cyclic voltammetry,cathodic polarization curve,electrochemical impedance spectroscopy and chrono‐amperometry.The results show that electrodeposition of Ni-Co-W alloy is an irreversible process with nucleation behavior.The nucleation mechanism of Ni-Co-W alloy is instantaneous nucleation.The elec‐trodeposition of alloys is controlled by both kinetics and diffusion processes,and is mainly controlled by kinetics.Keywords:Ni-Co-W alloy;electrodeposition behavior;nucleation mechanism;rate-determining stepNi-Co合金具有良好的延展性、软磁性,被广泛应用于各种磁性器件领域[1]。
电沉积纳米晶Ni-Co合金镀层腐蚀磨损性能的研究
一
4m, c 沉积时间 3 。电沉积 后将镀 层从基 体上 机械剥离 , h 获 得 5 m 4 r n 0 1 m 的薄片试样 。 0 m X 0 i × .m a 用 H 10 X一 0 0型 维 氏显微硬 度计 测定镀 层 硬度值 。采 用 T M观察镀层 组织结构 。用 E S E D 分析镀层成分 。 采用 C I 0 H6 C型电化学 工作站分别测定不同含 c 量的 6 o 纳米晶 N — o i c 合金镀层在两种腐蚀溶液中的极化曲线。
~
2
2 g 1 , o h ・ H O( 0/) C C 6 2 2—8 g1 , C C 3C ( H) O /) 2 O 0 3 o O 2・
1 . 贴有试样 的摩擦块 ;. 2摩擦环 ;. 3腐蚀介质
6 2 ( — 0/)N 2OH( t0/) 以硼 酸 (0/) H0 0 8g1 ,H S 3 O~ 2g1, 3g1作 为p H缓冲剂 , 十二烷 基硫 酸 钠 ( . 1作 为润 湿 剂 , 精 01 ) 糖 (.g1作为应力减 缓剂 和晶粒 细化剂 。实验 中所用 药 品 25/) 均为分析纯 , 镀液用 去离子水 配制 。镀 液 的 p H值控 制在 3 35沉 积温度 6℃ , ., 0 采用 磁力 搅拌 器搅 拌 。脉 冲 电源为 S D一 0型 数 控 双 脉 冲 电镀 电源 , M 3 电流 密 度 为 ( 5~1 ) O
第2 4卷第 5期
电沉积纳米晶 N — o i C 合金镀层腐蚀磨损性能的研究
谢 宇 玲
( 福建船政交通职业学院 , 福州 3 00 ) 5 0 7
摘 要: 通过脉 冲电沉积方法制备 纳米晶 N —c 合金镀层。利 用 T M、 D i o E E S等观 察分析镀层的组织结构和化
电化学沉积法制铁镍合金
电化学沉积法制铁镍合金电化学沉积法制备铁镍合金是一种重要的金属加工方法,常用于制备耐磨、耐蚀、高强度的合金材料。
本文将介绍该方法的原理、操作步骤、优点和应用示例,以及需要注意的事项,希望对读者有所帮助。
首先,电化学沉积法制备铁镍合金是通过在电解液中施加电流,使铁和镍离子还原沉积到工件表面而形成的一种金属材料。
该方法在工业生产中得到广泛应用,能够获得均匀且具有较高机械性能的铁镍合金。
操作步骤方面,电化学沉积法制备铁镍合金需要先选定适宜的电解液,一般采用硫酸铁、硫酸镍和稀硫酸的混合物。
然后,将铁镍合金工件作为阴极,与阳极(一般选用铅板)一起放入电解槽中。
调整电流密度、温度和电解时间等参数,并给予适当的搅拌或超声波辅助,以确保沉积的铁镍合金具有优异的性能。
电化学沉积法制备铁镍合金具有一些明显的优点。
首先,通过该方法可以制备得到具有良好均匀性和致密性的铁镍合金。
其次,该方法操作简便,工艺控制良好,可以根据需要调节合金成分和沉积速率。
此外,电化学沉积法还可以在一定程度上控制铁镍合金的晶体结构和晶粒大小,从而影响材料的性能。
在应用方面,电化学沉积法制备的铁镍合金在航空航天、汽车制造和电子工业等领域得到了广泛应用。
例如,在航空发动机中使用铁镍合金可以提高氧化和腐蚀的耐受性,同时保持较高的强度和韧性。
在汽车制造中,铁镍合金可以制备出具有良好耐磨性和抗锈蚀性的汽车零部件。
在电子工业中,铁镍合金可以用于制备高精度的电阻器和电容器等。
最后,需要注意的是,在进行电化学沉积法制备铁镍合金时,应根据所需的合金成分和性能要求,合理选择电解液配方和工艺参数。
此外,需要注意保持电解槽的清洁,以避免杂质对合金质量的影响。
同时,控制电流密度和电解时间,以避免过度沉积或树枝状生长等问题。
综上所述,电化学沉积法制备铁镍合金是一种重要的金属加工方法,具有较高的应用潜力和经济效益。
在实际操作中,应遵循正确的操作步骤,注意参数调控和问题预防,以获得具有优异性能的铁镍合金材料。
电沉积实验
镍电沉积实验摘要:电沉积是用电解的方法在导电基底的表面上沉积一层具有所需形态和性能的金属沉积层的过程。
电沉积镍的效果与溶液中镍离子的浓度、添加剂与缓冲剂的种类和浓度、pH、温度及所使用的电流密度、搅拌情况等因素有关。
本实、电流效率η、镀层厚度验主要研究温度在65~85℃范围变化时,镍沉积量WNiL、沉积速率等一系列物理量的相关变化。
关键词:电沉积镍;电流效率;沉积速率AbstractElectrodeposition using electrolytic method on conductive substrates deposited on the surface of a layer having a desired shape and properties of the deposited metal process. Electrodeposition of nickel and nickel ion concentration in the solution, additives and buffer type and concentration, pH, temperature and the use of current density, agitation and other factors. This experiment mainly studies the temperature at 65~85 ℃range, nickel deposition W Ni, current efficiency η,deposition rate, deposit thickness L and a series of physical quantity related changes. Keywords:Electrodeposition of nickel;Current efficiency;deposition rate前言电沉积是用电解的方法在导电基底的表面上沉积一层具有所需形态和性能的金属沉积层的过程。
电沉积制备Ni_P非晶态催化电极上的析氢反应
第4卷 第1期 过 程 工 程 学 报 Vol.4 No.1 2004年2 月 The Chinese Journal of Process Engineering Feb. 2004收稿日期:2003–05–06, 修回日期:2003–06–25基金项目:国家自然科学面上基金资助项目(编号: 29976043)作者简介:陈艳丽(1978–), 女, 河南新乡市人, 硕士研究生, 研究方向: 催化电极材料.电沉积制备Ni–P 非晶态催化电极上的析氢反应陈艳丽, 李陵川, 张 懿, 曹宏斌(中国科学院过程工程研究所,北京 100080)摘 要:用直接电沉积法在室温下制备出不同磷含量的Ni–P 合金电极,用恒电流极化法研究了电极在20o C 的1 mol/L KOH 溶液中作为析氢反应阴极的催化性能,并用XRD 及SEM 方法研究了Ni–P 合金镀层的组织结构. 实验结果表明,磷含量为8.49 at%的Ni–P 合金电极具有优良的催化性能,在150 mA/cm 2的电流密度下,析氢反应过电位最低,约为95 mV, 比纯镍电极低342 mV, 低电流密度区的Tafel 斜率为65.4 mV/dec, 表现出良好的析氢催化活性, 这种高催化活性与镀层磷含量及组织结构有关.关键词:电沉积;Ni–P 合金;非晶态;析氢反应中图分类号:TQ153.2 文献标识码:A 文章编号:1009–606X(2004)01–0008–041 前 言 氢气一般采用电解水(电解液为碱液)方法制备,但该方法存在能耗大、成本高的缺点,主要原因之一为阴极析氢过电位难以降低. 目前,工业用析氢阴极主要是铁阴极和镀镍阴极,过电位分别为380和480 mV ,故需消耗大量电能[1]. 因此,寻求替代铁阴极的高活性析氢电极对于促进氢气的大规模制备具有重要的现实意义.非晶态Ni–P 合金镀层由于具有高的机械强度和卓越的耐蚀性,传统上用于表面精饰、防腐、抗磨等. 最近的研究资料表明,在室温下制得的磷含量为6 at%~9 at%(原子含量)的Ni–P 合金具有很高的析氢催化活性[2–5],但作为阴极催化层,它必须有良好的机械性能如镀层的附着力、韧性好等,同时应具有一定的厚度(一般在50 µm 以上). Ni–P 合金的电化学制备包括化学镀和电沉积. 化学镀存在镀液需加热、稳定性差、制得的镀层薄(厚度难以超过30 µm)、催化活性不高等缺点,而传统的电沉积虽然可以获得较厚的镀层,但镀液同样需要加热,如此获得的镀层催化活性也不高,同样不能实际应用. 针对上述传统工艺存在的不足,本工作开展了室温电沉积制备非晶态Ni–P 合金的新工艺研究, 并用恒电流极化的方法研究电极作为析氢反应阴极的催化性能.2 实 验 2.1 电极的制备 对0.2 mm ×5 mm ×45 mm 的冷轧紫铜片进行一系列前处理,然后按表1所示的镀液组成和电镀条件进行电沉积.表1 镀液组成和电沉积条件 Table 1 Composition of plating solution and conditions of electrodepostion NiCl 2.6H 2O NH 4Cl H 3PO 3 Composition(mol/L)0.2 1~3 0.1~0.5 Current density (mA/cm 2) pH Temp. (o C) Stirring Anode Time Electrodepositioncondition 50~500 1±0.1 25±1 Electromagnetic stirring Ni board 30 min1期陈艳丽等:电沉积制备Ni–P非晶态催化电极上的析氢反应 9 2.2 镀层成份分析 镀层镍和磷的含量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP–AES)分析.2.3 电极性能测定 采用三电极体系, 工作电极为Ni–P合金电极(面积为1 cm2, 电极背面封以环氧树脂),参比电极为饱和甘汞电极,对电极为铂电极,电解液为1 mol/L的KOH(分析纯)溶液,电解温度为(20±1)o C,所用设备为德国ZAHNER公司研制的IM6e型电化学工作站,恒电流极化法(极化电流密度为150 mA/cm2)测定析氢反应的过电位.2.4 镀层组织结构分析 用日本理学D/MAX–RB型X射线衍射仪对镀层进行衍射分析,用Cambridge S–250型电子扫描显微镜对镀层表面进行形貌分析.3 结果与讨论 3.1 析氢过电位的测定 按上述实验方法测定各种磷含量的Ni–P合金电极的析氢过电位,它们随时间的变化趋势如图1所示. 同时测定镍和铁电极的析氢过电位作为对比.图2给出以上各个电极电解5 h后(即基本达到稳定或达到最小)的过电位值与电极含磷量的关系,从中可以看出电极的磷含量对析氢反应过电位的影响很大. 磷含量为8.49 at%的电极的过电位最低,仅为95 mV, 比镍电极约低342 mV, 比铁电极约低256 mV.3.2 电化学参数的测定 图3是Ni电极以及不同磷含量的Ni–P合金电极在1 mol/L的KOH溶液中的稳态极化曲线,通过Tafel方程η=a+b lg i计算,可得图3中各电极的电化学参数,如表2所示.表2 由稳态极化曲线得出的电化学参数 Table 2 Electrochemical parameters from steady state polarization curves of Ni and Ni–P electrodesElectrode η150 (mV) b1 (mV/dec) i01 (A/cm2) b2 (mV/dec) i02 (A/cm2) Ni 435 86.3 4.07×10–6461 8.5×10–6NiP3.52310 95 19.9×10–6318 41.2×10–6NiP8.4995 65.4 59.7×10–6259 108×10–6NiP16.25173 73.9 37.8×10–6309 64×10–6Note: η150:Overpotential at 150 mA/cm, b: Tafel slope, i0: Exchange current density, 1: Areas of low current density, 1×10–5.5~1×10–4 A/cm2, 2: Areas of high current density, 1×10–4~1×10–3 A/cm2.10 过程工程学报 4卷通过以上的电化学实验可以确定,磷含量为8.49 at%的Ni–P合金电极在室温下1 mol/L的KOH溶液中,当极化电流密度为150 mA/cm2时,其析氢过电位最低,约为95 mV, 比纯镍电极低342 mV, 低电流密度区的Tafel斜率为65.4 mV/dec, 交换电流密度为59.7×10–6 A/cm2,表现出良好的催化活性.3.3 XRD表征 图4给出了不同磷含量的Ni–P合金镀层的X射线衍射图谱. 从图看出,随着镀层中磷含量的增加,由Ni (111)晶面形成的衍射峰逐渐衰减变宽,形成“馒头”状峰,直至成为较平的衍射图像,而Ni(200)和Ni(220)则逐渐消失,这是典型的非晶态结构.3.4 SEM表征 图5是不同磷含量的Ni–P合金镀层的扫描电镜形貌图,从图可以看出,不同磷含量的Ni–P合金镀层具有不同的表面形貌,随着磷含量的增加,裂纹减少,表面逐渐变得光滑,但是镀层的附着力、韧性等物理性质却变差了,并且镀层厚度有所减小,这对催化活性是不利的,因此,厚度约为 80 µm、磷含量为7 at%~8 at%的Ni–P合金电极用作析氢催化阴极是合适的.1期陈艳丽等:电沉积制备Ni–P非晶态催化电极上的析氢反应 11 4 结 论 (1) 采用室温电沉积的方法在不同的沉积条件下可以制得磷含量为3.52 at%~16.25 at%的Ni–P 合金电极.(2) XRD图谱分析表明,随着磷含量的增加,镀层结构逐渐表现为非晶态,当磷含量为8.49 at%时,镀层结构为明显的非晶态.(3) 电化学实验表明,镀层磷含量对析氢反应过电位的影响很大,在1 mol/L的KOH溶液中,当极化电流密度为150 mA/cm2时,磷含量为8.49 at%的Ni–P合金电极析氢过电位最低,约为95 mV, 比纯镍电极低342 mV, Tafel斜率为65.4 mV/dec,表现出良好的析氢催化活性.参考文献:[1] 韩庆,魏绪钧. 电沉积Ni–S合金析氢阴极的研究[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2000, 21(5): 539–542.[2] Ivo Paseka. Evolution of Hydrogen and Its Sorption on Remarkable Active Amorphous Smooth Ni–P(x) Electrodes [J].Ecetrochimica Acta, 1995, 40: 1633–1640.[3] Ivo Paseka, Jana Velicka. Hydrogen Evolution and Hydrogen Sorption on Amorphous Smooth Me–P(x) (Me=Ni, Co and Fe–Ni)Electrodes [J]. Electrochimica Acta, 1997, 42: 237–242.[4] Ivo Paseka. Influence of Hydrogen Absorption in Amorphous Ni–P Electrode on Double Layer Capacitance and ChargeTransfer Coefficient of Hydrogen Evolution Reaction [J]. Electrochimica Acta, 1999, 44: 4551–4558.[5] Reza Karimi, Shervedani, Andrzej Lasia. Studies of the Hydrogen Evolution Reaction on Ni–P Electrodes [J]. J. Electrochem.Soc., 1997, 144: 511–519.[6] Hu C C, Bai A. Optimization of Hydrogen Evolving Activity on Nickel–Phosphorus Deposits Using Experimental Strategies [J].J. Appl. Electrochem., 2001, 31: 565–571.[7] Marozzi C A, Chialvo A C. Development of Electrode Morghologies of Interest in Electrocatalysis. Part 1: ElectrodepositedPorous Nickel Electrodes [J]. Electrochimica Acta, 2000, 45: 2111–2120.[8] Marozzi C A, Chialvo A C. Development of Electrode Morghologies of Interest in Electrocatalysis. Part 2: Hydrogen EvolutionReaction on Macroporous Nickel Electrode [J]. Electrochimica Acta, 2001, 46: 861–866.Hydrogen Evolution Reaction on Amorphous Ni–PElectrodes Produced by ElectrodepositionCHEN Yan-li, LI Ling-chuan, ZHANG Yi, CAO Hong-bin(Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China)Abstract:Ni–P alloy electrodes with different phosphorus contents were prepared by means of electrodeposition method. The catalyzing property of the different electrodes as the hydrogen evolution-cathode in 1 mol/L KOH solution at 20o C was studied with constant current polarization method. The structures of Ni–P alloy electrodes were also analyzed by XRD and SEM. The results show that the Ni–P alloy electrode with phosphorus content of 8.49 at% (atomic percent) performs excellent catalyzing property. Its hydrogen evolution overpotential is 95 mV, the lowest at the current density of 150 mA/cm2, which is 342 mV lower than that of Ni electrode. And its Tafel slope in the low current density is 65.4 mV/dec. This property is related to its phosphorus content and structure.Key words: electrodeposition; Ni–P alloy; amorphous; hydrogen evolution reaction。
电沉积镍基合金的研究进展
稀有金属CHINESE JOURNAL OF RAREMETALS1998年 第22卷 第5期 Vol.22 No.5 1998电沉积镍基合金的研究进展王凤娥摘要:从电沉积的工艺条件、 电沉积机理以及电沉积层的性能和应用等几个方面, 概述了Ni-Co、 Ni-Fe、 Ni-Mo、 Ni-P等四种常见电沉积镍基合金的研究与开发现状。
关键词:镍基合金 电沉积 应用 随着电镀工业的发展和材料表面处理技术的提高, 与单金属镀层相比具有特殊表面性能的多功能合金镀层的研究和应用也日益广泛。
在合金镀层的研究中, 电沉积镍基合金由于具有许多优良的物理、 化学和机械性能, 因而在工程应用中越来越受到人们重视[1]。
如镍铬合金[2,3], 由于其耐腐蚀、 抗磨损、 耐高温以及具有较好的装饰效果, 受到人们广泛关注。
此外由于镍硼合金镀层的导电性、 可焊性和耐磨性都特别好, 可广泛用于航天、 电子、 机械、 塑料等行业, 目前利用电沉积法制取镍硼合金在国内外开始进行了研究与探讨[4]。
电沉积镍钨合金具有很高的硬度和耐磨损性, 在许多应用中可作为硬铬的替代品[5], 目前也有在镍钨合金中添加WC微粒[6,7], 制备Ni-WC复合镀层, 使其具有优越的电催化析氢析氧性能而广泛用作电极材料。
本文重点介绍几种常见的电沉积镍基合金的研究现状及其应用。
Development of Electrodeposited Nickel Base AlloysWang Feng'e(General Research Institute for Nonferrous Metals, Beijing 100088, China) Abstract:Research and development of conventional electrodeposited nickel base alloys which included Ni-Co、Ni-Fe、Ni-Mo and Ni-P were reviewed from several aspects, such as the technology conditions, the mechanism of electrodeposition, the properties and applications of electrodeposits.Key Words:Nickel base alloys, Electrodeposition, Application1 电沉积镍基合金的工艺研究 电沉积镍基合金按其特性和应用, 一般可分为: 防护性镍基合金, 如镍锌合金, 对钢铁基体来讲是阳极镀层, 具有电化学保护作用; 装饰性镍基合金, 如镍铁、 镍铬、 镍锡合金等, 可作为代镍、 代铬镀层以及功能性镍基合金, 如具有耐磨性的镍铬、 镍磷、 镍硼合金和用于磁性记忆元件的镍铁、 镍钴等磁性合金。
Ni、Cu基复合镀层制备及其电化学基础研究的开题报告
Ni、Cu基复合镀层制备及其电化学基础研究的开题报告
一、研究背景
镀层技术是一种重要的表面改性技术,广泛应用于各个领域中。
在电化学方面,电解镀层是一种通用的方法,通过该方法可以在基材表面制备出搭载了所需元素的金属薄膜。
传统的电解镀层技术存在许多局限性,如镀层均匀性、附着力等。
针对这些问题,Ni、Cu基复合镀层在电化学制备中逐渐得到了重视。
二、研究内容
本研究将采用化学还原法和电沉积法结合制备Ni、Cu基复合镀层,并对其电化学特性进行研究。
主要内容包括:
1. 建立Ni、Cu基复合镀层制备方法,优化制备条件,提高镀层质量。
2. 对制备的复合镀层进行表面形貌、成分、物相等表征,分析其组成、结构和性质。
3. 研究复合镀层的电化学特性,如腐蚀、耐磨性、导电性等,探究其在电器、电子、机械等领域中的应用前景。
三、研究意义
本研究将有助于探究Ni、Cu基复合镀层的制备方法和电化学特性,为金属表面改性提供一种新的思路和方法。
同时,研究可以拓展镀层的应用领域,为相关产品的发展和应用提供支持。
对于提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性、导电性等方面具有重要意义。
Ni-SiC复合沉积电极过程动力学及镀层电化学腐蚀行为研究的开题报告
Ni-SiC复合沉积电极过程动力学及镀层电化学腐蚀
行为研究的开题报告
题目:Ni-SiC复合沉积电极过程动力学及镀层电化学腐蚀行为研究
研究背景:
金属材料的腐蚀问题一直是人们关注的焦点。
而镀层则是抵御腐蚀、提高材料耐磨性和耐腐蚀性等性能的常用方法之一。
Ni-SiC复合沉积镀层由于具有高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能,被广泛应用于航空、汽车
等领域。
因此,深入研究Ni-SiC复合沉积电极过程动力学及其电化学腐
蚀行为,对材料科学和工程领域具有重要的意义。
研究内容:
本研究将围绕Ni-SiC复合沉积电极的制备和电化学腐蚀行为展开,
具体包括:
1. Ni-SiC复合沉积电极的制备过程和优化。
采用旋转电极沉积法制
备Ni-SiC复合沉积电极,并研究主要工艺参数对沉积速率、沉积质量等
的影响。
2. Ni-SiC复合沉积电极过程动力学研究。
通过电化学测试和表面形
貌观察,研究电解液成分、电流密度、电解时间等参数对Ni-SiC复合沉
积电极过程的影响及其动力学特性。
3. Ni-SiC复合沉积镀层的电化学腐蚀行为研究。
采用极化曲线、电
化学阻抗谱和扫描电子显微镜等方法,探索Ni-SiC复合沉积镀层在酸性
和碱性电解液中的耐腐蚀性能及其机理。
研究意义:
本研究将对Ni-SiC复合沉积电极制备和电化学腐蚀行为等方面进行
深入探究,有助于更好地理解镀层材料的性能,为其在实际应用中的开
发和改进提供科学依据。
同时,本研究还将为电解液优化、电极制备和材料腐蚀等问题提供有益的指导和参考。
三价铬电沉积NI-Co--(Cr)镀层及其耐蚀性研究中期报告
三价铬电沉积NI-Co--(Cr)镀层及其耐蚀性研究中期
报告
本研究旨在探究三价铬电沉积NI-Co-(Cr)镀层的制备工艺和耐蚀性能。
中期报告主要包括以下内容:
1. 实验设计
本研究采用工业实际应用场景下的工件模拟实验进行研究。
将钢基
材先进行电镀Ni-Co合金层,然后在合金层上进行三价铬电沉积制备Ni-Co-(Cr)镀层。
2. 工艺参数优化
在实验过程中,我们通过优化工艺参数,包括电流密度、沉积时间、三价铬离子浓度等,获得了较好的制备效果。
在不同的工艺条件下,我
们对制备的镀层进行了表观形貌、成分分析等性能测试。
3. 耐蚀性测试
通过模拟海洋环境中的盐雾腐蚀实验和模拟酸雨环境下的腐蚀实验,我们测得Ni-Co-(Cr)镀层具有较好的耐蚀性能,且其耐蚀性优于单一Ni-Co合金层和普通硬铬层。
4. 经济性分析
此外,我们还考虑到工业实际应用中的经济性问题。
通过对镀层制
备的成本、使用寿命、维护成本等进行分析,发现Ni-Co-(Cr)镀层具有较好的经济性表现。
综上所述,我们成功地制备出了具有优异耐蚀性能的Ni-Co-(Cr)镀层,并进行了经济性分析。
随着研究的深入,我们将进一步拓展其应用领域,并优化其工艺参数以提高其性能和经济性。
镍钨合金共沉积的电化学研究
镍钨合金共沉积的电化学研究
王宙;赵胜海;陈德海;杨德庄
【期刊名称】《东北石油大学学报》
【年(卷),期】1997(000)003
【摘要】采用电化学综合测试仪对以硫酸镍、钨酸钠和柠檬酸盐为基本组成的镀液的阴极极化进行了测试,讨论了Ni-W诱导共沉积过程及电流密度和镀液组成对电流效率的影响。
【总页数】1页(P65)
【作者】王宙;赵胜海;陈德海;杨德庄
【作者单位】大庆石油学院石油机械系;哈尔滨工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.41
【相关文献】
1.镍钨杂多酸-丁基罗丹明B高灵敏光度法测定铝合金中痕量镍的研究 [J], 林明卉;李志林;敬东阳
2.电刷镀镍及镍—钨合金工艺研究 [J], 刘曰;徐小连
3.低浓去污预氧化过程中因科镍690合金和因科镍600合金的电化学行为研究[J], 温菊花;吕敬琚;胡志辉
4.镍铬合金共沉积的电化学研究 [J], 曹经倩
5.模板法电化学共沉积Ni-Mo合金纳米线的研究 [J], 徐国荣;任凤莲;司士辉;易清风
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电沉积Cu-Ni 合金的电化学腐蚀行为
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计(论文)题目:电沉积Cu-Ni合金的电化学腐蚀行为学生姓名:刘涛学号: 200667230118班级: 0601专业:应用化学指导教师:周琼花2010 年 6 月电沉积Cu-Ni合金的电化学腐蚀行为学生姓名:刘涛学号: 200667230118班级:0601所在院(系): 化学与生物工程学院指导教师:周琼花完成日期: 2010年6月电沉积Cu-Ni合金的电化学腐蚀行为摘要本文采用电化学测量法研究了碳钢在硫酸铜和硫酸镍混合溶液中的电沉积行为,并且比较了在未电镀和电镀后碳钢在氯化钠介质中的腐蚀性能。
在电化学工作站和正置金相显微镜的检测下,平行测定一系列等差温度下塔菲尔曲线的变化及其腐蚀电流,腐蚀电位的改变值,通过正置金相显微镜观察不同条件下腐蚀后碳钢的表面形态,并且通过正交试验法从而得出控制碳钢腐蚀的最佳条件。
由于碳钢在工业应用中具有较好的综合性能,且价格低廉,在工业中有着非常广泛的应用,但是其耐腐蚀性能有一定的限度,在一些领域不能满足要求,因而不能得到广泛应用。
因此,进行适当的表面处理以增强其耐蚀性能有着重要的现实意义。
通过实验得出在电流密度为14 A·dm-2,温度为60℃,pH值为2时其沉积膜耐腐蚀性能最佳。
关键词:碳钢;氯化钠;电沉积;塔菲尔曲线;交流阻抗;正交法ELECTROCHEMIC CORROSION BEHA VIOR AND ELECTRODEPOSITION OF Cu-Ni ALLOYABSTRACTIn this paper, Electrochemical determination is used to study the electrochemical behavior of carbon steel in the mixed copper and nickel sulfate solution, and compare the electrochemic corrosion behavior between the plating and no plating. Under the detect of electrochemical workstations and electron micscope,Parallel determination of Tafel curves of a series of arithmetic temperature changes and corrosion current values and corrosion potential values,Observed by electron microscope of carbon steel corrosion under different conditions and then study the surface morphology ,and by Orthogonal to arrive at the best conditions for control of carbon steel corrosion. As the carbon steel in industrial applications with well performance low price, It has a very wide range of applications in industry. However, the corrosion resistance of a certain limit can not meet the requirements in some areas,so it couldn’t be used widely. Therefore,Appropriate surface treatment to enhance their corrosion resistance has important practical significance. Experiment shows that 14 A·dm-2 current density, 60℃ temperature and pH=2 is the best experiment condition of film on corrosion resistance.Key words:carbon steel; sodium chloride; electrochemical behavior; Tafel curve; Impedance;temperature;orthogonal目录1绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2关于碳钢腐蚀性能的概述 (1)1.3降低碳钢腐蚀的研究现状 (2)1.3.1复合型缓蚀剂对碳钢缓蚀性能的研究 (2)1.3.2在碳钢中掺加钛提高其耐腐蚀性 (3)1.3.3碳钢在反渗透水中耐蚀性研究 (3)1.4铜镍合金腐蚀性能的研究 (4)1.4.109C U PCrNi耐候钢耐腐蚀性能的研究 (4)1.4.2 Cr含量对Fe-Cr-Ni镀层电化学腐蚀性能的影响 (5)1.4.3Ni-Cr-Mo-Cu合金介质腐蚀和电化学腐蚀的性能 (6)1.5电化学研究方法概述 (7)1.5.1电化学工作站及使用注意事项 (7)1.5.2塔菲尔曲线 (8)1.5.3循环伏安法 (8)1.5.4交流阻抗法 (8)2. 实验 (10)2.1. 仪器与试剂: (10)2.1.1 仪器 (10)2.1.2试剂 (10)2.1.3实验中所需溶液的配置 (11)2.2碳钢电极与碳钢片的预处理 (11)2.3实验药品的预处理 (11)2.4参比电极的预处理 (11)2.5电化学工作站分析 (12)2.6实验步骤 (12)2.6.1最佳工艺条件的选择 (12)2.6.2碳钢晶像组织的观察 (12)2.6.3电化学性能的测试 (12)3 结果与讨论 (13)3.1最佳工艺条件的确定 (13)3.1.1电流密度的确定 (13)3.1.2温度的确定 (14)3.1.3P H值的确定 (16)3.1.4正交试验法 (16)3.1.5添加剂对沉积的影响 (17)3.2碳钢晶像组织的观察 (17)3.3电化学性能的测试 (20)3.3.1不同电流密度下镀层的电化学性能测试 (20)3.3.2不同温度下镀层的电化学性能测试 (21)3.3.3不同P H值下镀层的电化学性能测试 (23)3.3.4正交试验法下镀层的电化学性能测试 (24)3.3.5是否加入添加剂下镀层的电化学性能测试 (25)3.3.6镀层的电化学性能测试 (26)4 结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)1绪论1.1 研究的目的和意义金属表面合金化是提高金属耐蚀性的一种有效方法,其途径一是提高金属的热力学稳定性;二是阻滞阴极过程;三是阻滞阳极过程;四是加入合金元素使表面形成完整的有保护性的腐蚀产物膜。
印制电路板铜线路化学沉积NiCr合金表面结合力增强研究
印制电路板铜线路化学沉积NiCr合金表面结合力增强研究周国云;吴涛;朱颖;何为;王守绪【摘要】通过对化学镀铬镍磷合金工艺的研究,在印制电路铜板上通过Ni的催化作用施镀一层铬或者含铬合金,改善印制电路铜线路板表面金属性质,提高印制电路铜板与PI覆盖膜之间的结合力.对化学沉积NiCr合金的速率和覆铜层压板的结合力进行系统分析确定合金最佳沉积参数.结果表明:化学沉积NiCr合金最佳实验条件为:温度85℃、时间20 min、0.05 mol/L硫酸镍、0.15 mol/L三氯化铬.最佳实验条件下的合金镀层含铬量为8.85%(摩尔分数),与PI的线结合力为0.96N/mm,相比无NiCr合金层提高了12%.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)012【总页数】4页(P45-48)【关键词】印制电路板;化学沉积;等电位点;铬镍磷合金;结合力;离子交换【作者】周国云;吴涛;朱颖;何为;王守绪【作者单位】电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054【正文语种】中文【中图分类】TN312随着通讯设备及电子产品的迅猛发展,印制电路板(PCB)正走向多层化、高密度化和高速化[1-3]。
而制作多层PCB要求内层铜线路表面必须具有足够的附着力,以保证产品最终的结合力。
直接将印制电路内层和半固化片压合后的结合力通常是无法满足要求的,因此必须对内层表面进行处理[4]。
在印制电路板领域,往往通过粗化处理得到表面不平整结构,使之与树脂锚合来提升铜箔与树脂基板的结合力,达到更好的粘合效果。
常见的增加结合力的技术有黑化、棕化以及白化技术[5-7]。
黑化技术主要是利用氯酸盐或者亚氯酸盐的碱性介质使线路上的铜氧化,形成具有长条针状结构的氧化铜晶须,以物理咬合作用与有机介质层结合,从而增强结合力。
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)。