[發(fā)明專(zhuān)利]一種氫氧化鎳薄膜電極及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010286111.5
• 申請(qǐng)日: 2010-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102005571A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張正富;楊倫權(quán);陳慶華;楊曉梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/48
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/48;H01M4/04
• 代理公司: 昆明正原專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 53100
• 代理人: 金耀生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用作微電池的陰極電極材料的氫氧化鎳薄膜電極及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著無(wú)線傳感系統(tǒng)、獨(dú)立工作的微機(jī)械電子系統(tǒng)的發(fā)展，要求有體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、比容量高的微電池與之匹配。其中，薄膜微電池由于具有能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，安全性好，工作溫度范圍大，不受環(huán)境條件的影響等特點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的微電池。制約薄膜微電池發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一在于陰極材料。而目前，對(duì)薄膜微電池電極材料的研究多數(shù)集中在陽(yáng)極薄膜材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有電極材料的不足，提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用、成本低廉、內(nèi)阻較小、電容量較大的氫氧化鎳薄膜電極及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

氫氧化鎳薄膜電極按以下方法制備：

第一步：取一直徑為10.00～20.00mm、厚度為1.00～3.00mm的圓形鈦片表面打磨、拋光處理后放到王水(硝酸與鹽酸1∶3配比)里浸泡1小時(shí)，接著，在60～100℃溫度下保溫0.5～3小時(shí)后，冷卻取出，再打磨拋光兩面，作為基片；

第二步：將處理過(guò)的鈦基片作為陰極，放在以硼酸溶液(濃度3g/L～60g/L)為緩沖液，以硫酸鎳溶液(濃度20g/L～200g/L)為電鍍液(pH＝1.0～5.0)的溶液中進(jìn)行電鍍(電鍍時(shí)，脈沖電壓幅值為20～50V，電壓頻率為：180～300Hz，電鍍時(shí)間為：0.1～2.0小時(shí))，得到鈦基片表面的致密鎳鍍層；

第三步：以電鍍了鎳膜的鈦基片作為陽(yáng)極，泡沫鎳作為陰極，放在氫氧化鉀(2～10mol/L)溶液中，進(jìn)行電化學(xué)氧化(氧化溫度：25～80℃，氧化時(shí)間：1～4小時(shí)，氧化電壓：0.7～1.2V)，即獲得薄膜厚度小于100μm的氫氧化鎳薄膜電極。

本發(fā)明以鈦基片作為電極，經(jīng)電鍍、電化學(xué)氧化處理制得氫氧化鎳薄膜電極。該氫氧化鎳薄膜電極內(nèi)阻較小、電容量較大，適合做薄膜微電池的陰極材料。且該制備方法不同于以往制備薄膜的氣相沉積法和涂布法，該法通過(guò)電鍍和氧化直接在電極材料表面產(chǎn)生氫氧化鎳薄膜電極，方法簡(jiǎn)單實(shí)用、成本低廉。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

制備氫氧化鎳薄膜電極：

第一步：取一直徑為10.00mm、厚度為2.00mm的圓形鈦片表面打磨、拋光處理后放到王水(硝酸與鹽酸1∶3配比)里浸泡1小時(shí)，接著在80℃溫度下保溫2小時(shí)后，冷卻取出，再打磨拋光兩面。

第二步：將處理過(guò)的鈦基片作為陰極，放在以硼酸溶液(濃度為30g/L)為緩沖液、以硫酸鎳溶液(濃度200g/L)為電鍍液(pH＝2.64)的溶液中進(jìn)行電鍍(電鍍時(shí)，脈沖電壓幅值為30V，電壓頻率為：200Hz，電鍍時(shí)間為：0.5小時(shí))。

第三步：以電鍍了鎳膜的鈦片作為陽(yáng)極，泡沫鎳作為陰極，放在氫氧化鉀(3mol/L)溶液中，進(jìn)行電化學(xué)氧化(氧化溫度：30℃，氧化時(shí)間：1.5小時(shí)，氧化電壓：0.9V)，即獲得薄膜厚度小于100μm的氫氧化鎳薄膜電極。測(cè)試表明：該電極的放電比容量達(dá)到402μAh/cm²

實(shí)施例2：

制備氫氧化鎳薄膜電極：

第一步：取一直徑為15.00mm、厚度為1.5mm的圓形鈦片表面打磨、拋光處理后放到王水(硝酸與鹽酸1∶3配比)里浸泡1小時(shí)，接著在60℃溫度下保溫3小時(shí)后，冷卻取出，再打磨拋光兩面。

第二步：將處理過(guò)的鈦基片作為陰極，放在以硼酸溶液(濃度為55g/L)為緩沖液、以硫酸鎳溶液(濃度50g/L)為電鍍液(pH＝1.5)的溶液中進(jìn)行電鍍(電鍍時(shí)，脈沖電壓幅值為50V，電壓頻率為：250Hz，電鍍時(shí)間為：2小時(shí))。

第三步：以電鍍了鎳膜的鈦片作為陽(yáng)極，泡沫鎳作為陰極，放在氫氧化鉀(8mol/L)溶液中，進(jìn)行電化學(xué)氧化(氧化溫度：75℃，氧化時(shí)間：2.5小時(shí)，氧化電壓：1.1V)，即獲得薄膜厚度小于100μm的氫氧化鎳薄膜電極。該電極的放電比容量為272μAh/cm²。

實(shí)施例3：

制備氫氧化鎳薄膜電極：

第一步：取一直徑為20.00mm、厚度為2.5mm的圓形鈦片表面打磨、拋光處理后放到王水(硝酸與鹽酸1∶3配比)里浸泡1小時(shí)，接著在100℃溫度下保溫0.5小時(shí)，后冷卻取出，再打磨拋光兩面。

第二步：將處理過(guò)的鈦基片作為陰極，放在以硼酸溶液(濃度為10g/L)為緩沖液、以硫酸鎳溶液(濃度100g/L)為電鍍液(pH＝4.5)的溶液中進(jìn)行電鍍(電鍍時(shí)，脈沖電壓幅值為20V，電壓頻率為：300Hz，電鍍時(shí)間為：1.5小時(shí))。

第三步：以電鍍了鎳膜的鈦片作為陽(yáng)極，泡沫鎳作為陰極，放在氫氧化鉀(5mol/L)溶液中，進(jìn)行電化學(xué)氧化(氧化溫度：60℃，氧化時(shí)間：4小時(shí)，氧化電壓：1.0V)，即獲得薄膜厚度小于100μm的氫氧化鎳薄膜電極。該電極的放電比容量達(dá)到1160μAh/cm²。