[發(fā)明專利]電化學(xué)陰極析氫還原金屬及合金氫氧化物凝膠的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710119165.0
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101144176A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于維平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;H01M4/29
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技??術(shù)??領(lǐng)??域：

本發(fā)明涉及一種電極材料，具體地說，是指一種采用在氯化鉀水溶液中電化學(xué)陰極析氫還原金屬氫氧化物凝膠及金屬氫氧化物一碳凝膠及合金氫氧化物凝膠及合金氫氧化物-碳凝膠，直接在銅箔集流體上一步成型制備金屬及金屬-碳及合金及合金-碳電極材料的方法。

(二)背??景??技??術(shù)：

以摻雜碳的金屬或合金作為電極材料，其制備方法有機(jī)械合金法、濺射法、電化學(xué)沉積法等。機(jī)械合金法制備時間長，要獲得納米尺寸級粒子很困難；濺射法受工作室尺寸的控制，難以用于實際生產(chǎn)線；電化學(xué)沉積法雖然可以沉積納米尺寸的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是鍍層中摻雜的碳是由電解液中的碳粒子與電沉積出的金屬或合金通過夾雜復(fù)合而成，難以精確控制鍍層中碳粒子的含量和分布，直接影響到電極材料性能的重現(xiàn)性。

電化學(xué)陰極析氫還原金屬氫氧化物凝膠及金屬氫氧化物-碳凝膠及合金氫氧化物凝膠及合金氫氧化物-碳凝膠，直接在銅箔集流體上一步成型制備金屬及金屬-碳及合金及合金-碳電極材料的方法是以：

1.氯化鉀水溶液+金屬氫氧化物凝膠

2.氯化鉀水溶液+合金氫氧化物凝膠

3.氯化鉀水溶液+金屬氫氧化物包裹碳微粒的膠態(tài)粒子

4.氯化鉀水溶液+合金氫氧化物包裹碳微粒的膠態(tài)粒子

為沉積溶液，利用電化學(xué)陰極析氫還原凝膠，直接在銅箔集流體上一步成型制備金屬及金屬-碳及合金及合金-碳電極材料的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于電解液中所用凝膠是通過定比化學(xué)沉淀法制備，它保證了后續(xù)陰極析氫還原過程中在電極表面獲得確定的材料成分。定比化學(xué)沉淀法是指按摩爾濃度計算的溶質(zhì)的質(zhì)量比例進(jìn)行配置溶液，然后用化學(xué)法獲得沉淀的凝膠。

(三)發(fā)??明??內(nèi)??容：

本發(fā)明的目的是提出了一種制備金屬及金屬-碳及合金及合金-碳電極材料的方法，是采用電沉積技術(shù)在氯化鉀水溶液中通過陰極析氫來還原金屬氫氧化物凝膠及金屬氫氧化物-碳凝膠及合金氫氧化物凝膠及合金氫氧化物-碳凝膠，直接在銅箔集流體上一步成型制備金屬及金屬-碳及合金及合金-碳電極材料的方法。由于電解液中所用凝膠是通過定比計算各成分后用化學(xué)沉淀法制備，它保證了后續(xù)陰極析氫還原過程中在電極表面獲得確定的材料成分。本發(fā)明獲得的錫-碳電極為正極與純鋰片負(fù)極組成模擬電池，在0.2C充放電倍率下，20次循環(huán)時，比容量可達(dá)327.4mAh/g，(mAh表示毫安時，g表示克)。

本發(fā)明獲得的錫-鈷-碳電極為正極與鋰片負(fù)極組成的模擬電池，在0.3C充放電電流下，50次循環(huán)時，比容量可達(dá)278.5mAh/g。

本發(fā)明一種電化學(xué)陰極析氫還原金屬及合金氫氧化物凝膠的方法，它采用在氯化鉀水溶液中電化學(xué)陰極析氫還原金屬氫氧化物凝膠及金屬氫氧化物-碳凝膠，直接在銅箔集流體上一步成型制備金屬及金屬-碳電極材料的方法，包括下列步驟：

第一步：定比化學(xué)沉淀法制備金屬氫氧化物凝膠或金屬氫氧化物-碳凝膠，首先配制制備凝膠的溶液：

(1)溶劑為蒸餾水或去離子水，溶質(zhì)為氯化錫或硫酸錫，濃度在0.01～5mol/L；

(2)溶劑為蒸餾水或去離子水，溶質(zhì)為氯化錫或硫酸錫，濃度在0.01～5mol/L，把一定量的石墨或碳黑或其它碳粒子置于溶液中，

對其進(jìn)行超聲震蕩30-120分鐘；以上溶液在磁力攪拌下，滴加氨水可獲得凝膠液，經(jīng)去離子水在離心機(jī)作用下洗滌3-10次，制得凝膠；

第二步：陰極析氫還原金屬氫氧化物凝膠及金屬氫氧化物-碳凝膠為金屬及金屬-碳；

首先配制電沉積溶液：

溶劑為蒸餾水或去離子水，溶質(zhì)為導(dǎo)電劑氯化鉀，濃度在0.1～5mol/L，加入第一步制得的凝膠，加鹽酸或硫酸或氨水調(diào)pH值3-9；

除去陰極基體表面的氧化層，并在稀硫酸中進(jìn)行基體表面活化，放入經(jīng)第二步已配制好的電沉積溶液中，大電流進(jìn)行陰極析氫還原。

本發(fā)明一種電化學(xué)陰極析氫還原金屬及合金氫氧化物凝膠的方法，它采用在氯化鉀水溶液中電化學(xué)陰極析氫還原合金氫氧化物凝膠及合金氫氧化物-碳凝膠，直接在銅箔集流體上一步成型制備合金及合金-碳電極材料的方法，包括下列步驟：

第一步：定比化學(xué)沉淀法制備合金氫氧化物凝膠或合金氫氧化物-碳凝膠，首先配制制備凝膠的溶液：

(1)溶劑為蒸餾水或去離子水，溶質(zhì)為氯化鈷或硫酸鈷或硝酸鈷和氯化錫或硫酸錫，濃度在0.01～5mol/L；

(2)溶劑為蒸餾水或去離子水，溶質(zhì)為氯化鈷或硫酸鈷或硝酸鈷和氯化錫或硫酸錫，濃度在0.01～5mol/L；

把一定量的石墨或碳黑或其它碳粒子置于溶液中。對其進(jìn)行超聲震蕩30-120分鐘；