空气中烧成镍电极浆料的研究

第8期 电子元件与材料 Vol.22 No.82003年8月 ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS A u g. 2003

空气中烧成镍电极浆料的研究

周东祥1

邓传益1

夏义本

2

ot±± ??oo

430074

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201800

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粒度为–500目

玻璃粉的软化温度为450á￡?è?a–300目

玻璃

加入硼粉系作为抗氧化剂

的大气中烧渗

此贱金属

镍电极可牢固地附着在陶瓷基体上

关键词：

镍电极

空气中烧成半导瓷

中图分类号: TN304

文献标识码:A

文章编号:1001-2028

08-0010-02

Study on the Paste for Ni Electrodes Prepared by Sintering in Atmosphere

ZHOU Dong-xiang 1, CHEN Yong 1,2, DENG Chuan-yi 1, DAI Shao-xin 1, XIA Yi-ben 2

(1. Department of Electronic Science &Technology, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, China; 2

Department of Electronic Materials, Shanghai University, Shanghai 201800, China

in atmosphere. Under the above conditions, high

adhesion of the electrode to the ceramic substrates and ohmic contact can be acquired.

Key words : Ni electrode; paste; sintering in atmosphere; ohmic contact; semi-conducting ceramics

电极浆料是生产陶瓷元件的关键和基础材料钯

由于贵金属材料价格昂贵

为此由于有些镍浆必须在还原性气氛中烧

结

对设备要求高

笔者在这方面做了大

量的尝试

硼硅铅玻璃粉

镍粉在浆料

中的含量高

采用市

售镍粉

过500目的筛

镍粉经高温熔结

形成金属网络结构要靠

玻璃粘结其流变性很好

流变性很好的玻璃能流过金属网的细

小空隙

玻璃相不仅

能起附着粘结作用而有机载体的功用是粘结和悬浮浆料中的镍粉和玻璃粉

流变性在烧结过程中有机载体将全部挥发掉左右有机粘合剂用松

油醇溶液加邻苯二甲酸二丁酯制成

要在浆料中加一定量的硼粉作

为抗氧化剂

收稿日期2003-04-21基金项目

863

2001AA325040

陈勇湖北黄冈市人从事高温烧渗叠层敏感元件用的镍内电极的研究

Ｅ－ｍａｉｌ：　ｃｈｙ３２７＠ｅｔａｎｇ．ｃｏｍ

铝-空气电池空气电极的研究概述

铝-空气电池空气电极的研究概述 本文主要介绍了铝-空气电池及其发展前景和研究现状。利用静电纺丝法制备钴碳复合纤维材料用于铝-空气电池的空气阴极，不同掺杂浓度的过渡金属钴氧化物作为氧还原催化剂催化空气电极反应。对制备的碳纤维空气电极进行了SEM、TEM和激光拉曼光谱的测量和分析，详细的电化学实验表明，6.6%的硝酸钴掺杂质量分数的样品表现出最佳的性能。 我们探索适宜的催化剂浓度来提高碳纤维材料的氧还原催化能力的自组合的空气电极的制备。电池放电试验是在二电极系统采用复合碳纤维空气阴极和一个铝板阳极，电解液为2 mol/L NaCl水溶液的封闭系统。 1.1 铝-空气电池 铝是地壳中储量最多的金属，全球的工业储量超250亿吨[1]，其金属单质具有较活泼的还原性，该金属能量密度仅次于金属锂，其理论电化学当量2.98Ah/g，体积当量8.04 Ah/cm3[2]。目前工业上已能通过电解方式大规模廉价获得金属铝，金属铝具有易保存、易运输、易加工、反应安静且安全、对环境友好无污染的特性，所以金属铝在能量储存和转换方面的应用一直以来就备受人们的重视。1850年Hulot尝试性采用铝作电池阴极，1960年左右Zaromb等人确定了铝-空气电池的可行性；EIecrodynamics 、Dow及LLNL等公司联合组成的V oltek公司开发出第一个用于驱动汽车的实际应用动力型V oltek A-2铝-空气电池[2]。 据悉，在Yang Shaohua等人研究的铝-空气电池中，回收反应产物的铝阳极的成本价格约为6元人民币每千克，在铝-空气电动汽车中总效率能够达到15%（为当时实验阶段的数据，后期可达到20%），比普通电动汽车13%的效率要高。其设计的电池能量密度为1300Wh/kg，并且有望达到2000Wh/kg。整个电池系统估价为30美元每千瓦，并在实际规模生产中可能降低到29美元每千瓦。而且作为电动车的推进动力，铝所含能量以单位重量计约为单位重量汽油的一半，以单位体积计约为汽油的3倍[15]。 表1-1 各种种阳极材料相关参数 阳极材料比能量负极电势电化学当量理论电压实际电压

电极材料的基本知识

电极材料的基本知识 内外电极是电容器的重要组成部分。?内电极主要是用来贮存电荷，其有效面积的大小和电极层的连续性是影响电容质量的两大因素。?外电极主要是将相互平行的各层内电极并联，?并使之与外围线路相连接的作用。片容的外电极就是芯片端头。 用来制造内外电极的材料一般都是金属材料。一、内电极材料 大家知道，片式电容的内电极是通过印刷而成。因此，?内电极材料在烧结前是以具有流动性的金属或金属合金的浆料的形式存在，?故叫内电极浆料，简称内浆。由于片式多层瓷介电容器采用BaTiO3系列陶瓷作介质，此系列陶瓷材料一般都在950℃～1300℃左右烧成；故内电极也一般选用高熔点的贵金属Pt、Pd、Au等材料，要求能够大1400℃左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象。? 几种金属的熔点 目前，世界上常用的浆料有Ni，Ag/Pd、纯Pd的浆料，Ag/Pd、纯Pd均为贵重金属材料，价格昂贵。纯Ag的内电极因烧结温度偏低，?制造的产品可靠性相对较差。因此，现在一般很少使用。?针对银的低熔点和高温不稳定性，一般用金属Pd和Ag的合金来提高内电极的熔点和用Pd?来抑制Ag的流动性。目前常用的内浆中Pd与Ag的比例有3/7，6/4，7/3（分子为金属Pd，分母为金属Ag），而纯Pd的内电极因价格昂贵也很少使用。 对于片式电容而言，其内电极成本占到电容器的30%～80%，?从而采用廉价的金属作为内电极，是降低独石电容器成本的有效措施。?因此，在日本和其他一些国家，早在60 年代开始研制开发以贱金属为内外电极的电子浆料。目前用Ni作内电极，Cu作外电极的工艺已十分成熟。这样，高烧高可靠且用贱金属可降低成本，?使得他们的片式电容目前在世界上具有很强的竞争力。日本已有太阳诱电、村田制作所、TDK三家公司已将Ni电极产品投入到大生产中，并已投放市场。村田GRM600 系列温度补偿独石电容器是用Cu作内电极，月生产量为1亿支。 金属镍作为内电极是一种非常理想的贱金属，?而且具有较好的高温性能，其作为电极的特点：(1) Ni原子或原子团的电子迁移速度较Ag?和Pd-Ag都小。(2) 机械强度高。(3)电极的浸润性和耐焊接热性能好。?但它在高温下易氧化成绿色的氧化亚镍，?从而不能保证内电极层的质量。因此，它必须在还原气氛中烧成。然而，恰恰相反，?含钛陶瓷如果在还原气氛中烧结，则Ti4+将被还原成低价的离子而使陶瓷的绝缘下降。?因此，要使Ni电极的质量和BaTiO3含钛

Uninwell导体浆料大全

Uninwell导体浆料大全 Uninwell International作为世界高端电子胶粘剂的领导品牌，公司以“您身边的高端电子粘结防护专家”为服务宗旨。公司开发的导电银胶、导电银浆、钯银浆料、导电金胶、铂金导电胶、钯铂银浆、导电铜浆、导电铝浆、导电镍浆、导电碳浆、太阳能导电浆料、无铅锡膏、异方性导电胶、Tuffy胶、UV胶、光刻胶、导电导热相变材料、溅射靶材、底部填充胶、贴片红胶等系列电子胶粘剂具有很高的性价比。最近，Uninwell International与上海常祥实业强强联合，共同开发中国高端电子胶粘剂市场。Uninwell International是全球导电银浆产品线最齐全的企业，产品涵盖常温固化、低温固化、中温固化、高温固化、UV固化、光刻、低温烧结、中温烧结、高温烧结等固化方式。产品可以用于导电、导热、粘结、修补、屏蔽、填充、灌封、包封、覆形、批覆等用途。导电银胶可以广泛应用于：PV太阳能电池组件、TP触摸屏、RFID射频识别电子标签、汽车电子、电子纸、LED、TR、IC、PCB、FPC、CSP、FC、VFD、ITO、EL冷光片、CMOS模组、LCM模组、PFD平板显示器、LCD液晶显示、PDP等离子显示、OLED有机电致发光显示、薄膜开关、键盘、传感器、光电器件、通讯电子、微波通讯、医疗电子、无源器件、厚膜电路、压电晶体、集成电路等领域。 现把公司导电材料的型号及其用途总结如下： 一、导电浆料 Uninwell International作为世界高端电子胶粘剂的领导品牌，公司以“您身边的高端电子粘结防护专家”为服务宗旨。公司开发的导电银胶、导电银浆、钯银浆料、太阳能导电浆料、无铅锡膏、异方性导电胶、Tuffy胶、UV胶、光刻胶、导电导热相变材料、溅射靶材、底部填充胶、贴片红胶等系列电子胶粘剂具有最高的产品性价比，公司在全球拥有145家世界五百强客户。最近，Uninwell International与上海常祥实业强强联合，共同开发中国高端电子胶粘剂市场。 Uninwell International是全球导电银浆产品线最齐全的企业，产品涵盖常温固化、低温固化、中温固化、高温固化、UV固化、光刻、低温烧结、中温烧结、高温烧结等固化方式。产品可以用于导电、导热、粘结、修补、屏蔽、填充、灌封、包封、覆形、批覆等用途。导电银胶可以广泛应用于：PV太阳能电池组件、TP触摸屏、RFID射频识别电子标签、汽车电子、电子纸、LED、TR、IC、PCB、FPC、CSP、FC、VFD、ITO、EL冷光片、CMOS模组、LCM模组、PFD平板显示器、LCD液晶显示、PDP等离子显示、OLED 有机电致发光显示、薄膜开关、键盘、传感器、光电器件、通讯电子、微波通讯、医疗电子、无源器件、厚膜电路、压电晶体、集成电路等领域。 现把公司导电材料的型号及其用途总结如下： 一、导电银胶系列 BQ-6060系列，单组分光刻银胶，此产品特别适合电容触摸屏和平板显示器件制作。也可用于其他对线细和线距要求严格的线路制作。也可以用于对温度敏感部位的黏结导通。 BQ-65XX系列，中低温固化导电银胶，具有很好的焊接性。 BQ-6667系列，可以在70度的温度下固化，属于世界首创，适合不能耐高温的场合使用。 BQ-6668系列，可以在80度的温度下2.5分钟固化，属于世界首创，极大提供生产效率。 BQ-6770系列，此产品系列为中温快固型导电银胶，用于触摸屏引线的粘接，具有很好的导电和粘结性能，对PET、PC等薄膜具有特强的粘合力。 BQ-6771系列，此产品系列为低温快固型导电银胶，用于触摸屏引线的粘接，具有很好的导电和粘结性能，对PET、PC等薄膜具有特强的粘合力及可挠性(抗弯曲)。 BQ-6773系列，线路板贯空专用银浆，具有很好的流动性和附着力。 BQ-6775系列，可以在50度的温度下30分钟固化，用于不能耐高温的场合。 BQ-6776系列，为高温快速固化，可以在200度的温度下30秒快速固化，极大提高工作效率。

一体式再生燃料电池双效氧电极催化剂

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2013年第32卷第12期 ·2896·化 工 进 展 一体式再生燃料电池双效氧电极催化剂 张新荣，张建琴，朱荣杰，孙 毅，张 伟，刘 向 （上海空间电源研究所，上海 200233） 摘 要：对一体式可再生燃料电池双效氧电极催化剂进行研究，考察了析氧催化剂和贵金属Pt 黑组成的复合催化剂的双效性能以及催化剂配比和焙烧温度对性能的影响，用XRD 对催化剂的物相特性进行表征。结果表明：复合催化剂的燃料电池性能按以下顺序递减：Pt 黑＞Pt/Ru/Ir ＞Pt/Ru ＞Pt/IrO 2～Pt/Ir ＞Pt/RuO 2；水电解性能按以下顺序递减：Pt/IrO 2＞Pt/RuO 2＞Pt/Ir ＞Pt 黑。分析比较，Pt/IrO 2复合催化剂表现出良好的燃料电池/水电解双功能特性以及循环稳定性，具有最佳的URFC 能量转换效率。因此，Pt/IrO 2复合催化剂是最适宜的双效氧电极催化剂。一定温度范围内的焙烧处理对Pt/IrO 2催化剂燃料电池性能影响不大，而对水电解性能具有一定的影响，大电流密度运行，未焙烧处理的Pt/IrO 2催化剂表现出更好的水电解性能。 关键词：一体式可再生燃料电池；双效电催化剂；Pt/IrO 2复合催化剂 中图分类号：TM 911.4 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2013）12–2896–05 DOI ：10.3969/j.issn.1000-6613.2013.12.018 Bifunctional electrocatalyst of oxygen electrode for PEM unitized regenerative fuel cell ZHANG Xinrong ，ZHANG Jianqin ，ZHU Rongjie ，SUN Yi ，ZHANG Wei ，LIU Xiang （Shanghai Institute of Space Power Sources ，Shanghai 200233，China ） Abstract ：To find the highly-efficient bifunctional electrocatalyst of oxygen electrode of the PEM unitized regenerative fuel cell (URFC) system ，the performance of several bifunctional electrocatalysts for oxygen electrode including both fuel cell and water electrolysis in a single cell PEM URFC system was examined. Among the catalysts in the present study for oxygen electrode ，fuel cell performance decreased in the order of Pt black ＞Pt/Ru/Ir ＞Pt/Ru ＞Pt/IrO 2～Pt/Ir ＞Pt/RuO 2，whereas ，water electrolysis performance decreased in the order of Pt/IrO 2＞Pt/RuO 2＞Pt/Ir ＞Pt black ，showing significant performance improvement by addition of a second metal such as IrO 2 to Pt black. Consequently ，Pt/IrO 2 had the best URFC performance and cycling stability with high round-trip efficiency of the URFC system. Therefore ，Pt/IrO 2 was a promising oxygen electrode of the PEM URFC system. Calcination temperature had more influence on the performance of URFC in water electrolysis mode than that of URFC in fuel cell mode. Under water electrolysis mode ，the performance of electrocatalyst without calcination was higher than that of the calcined electrocatalysts when the current density was more than 600 mA/cm 2. Key words ： PEM URFC ；bifunctional oxygen electrocatalyst ；Pt/IrO 2 URFC 电极催化剂必须同时满足FC 和WE 的 双效功能，URFC 在FC/WE 循环运行过程中，水电 解产生的新生态氧对电极产生很强的腐蚀性，进而 影响催化剂的使用寿命，在实验过程中出现的技术收稿日期：2013-04-11；修改稿日期：2013-06-19。 基金项目：国家高技术研究发展计划项目（2007AA05Z130）。 第一作者及联系人：张新荣（1971—），女，博士，研究员，研究方向是再生燃料电池技术、水电解制氢技术、清洁能源及新型化学电源。 E-mail zhangxinronghit@https://www.sodocs.net/doc/f94350455.html, 。

金属空气电池催化剂、空气电极及设备制作方法与设计方案

本技术公开了一种金属空气电池催化剂、空气电极及制备方法，包括富氧空缺钴氧化物、碳包覆的富氧空缺钴氧化物及载有所述催化剂空气电极的制备方法和应用。本技术实施例通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失。相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，本技术实施例中富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用所述催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环 寿命。

权利要求书 1.一种金属空气电池催化剂，其特征在于，催化剂为富氧空缺钴氧化物或碳包覆的富氧空缺钴氧化物，其中，所述钴氧化物为四氧化三钴、三氧化二钴、氧化钴中的一种或多种的混合物。 2.一种如权利要求1所述的金属空气电池催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液； 将所述催化剂前体溶液置于水热反应釜中，以进行水热反应得到催化剂前驱体； 将所述催化剂前驱体进行煅烧得钴氧化物催化剂； 将所述钴氧化物催化剂置于氩气氛围进行等离子处理，得富氧空缺钴氧化物； 将所述富氧空缺钴氧化物浸于葡萄糖溶液，并在所述氩气氛围中煅烧得到碳包覆的富氧空缺钴氧化物。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，包括： 所述催化剂前体溶液配置的浓度为于每40mL去离子水中加入1-4mmol四水合硝酸钴或六水合硝酸钴粉末、5-20mmol尿素粉末、4-16mmol氟化铵粉末，充分溶解并均匀搅拌。 4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，水热反应条件为将所述水热反应釜置于110-130℃中保持6-12h。 5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，煅烧条件为在300-350℃空气或氧气氛围下保持1-3h。

多孔铂电极的制备方法

多孔铂电极的制备方法 多孔铂电极的制备方法包括氯铂酸分解法、溅射法和铂浆法。氯铂酸分解法制备的铂电极与基体附着较牢固，但工序重复次数多，生产成本较高。溅射法得到的铂电极与基体的附着效果不好，无法满足应用中的工作条件。铂浆法的成本较低，制备的铂电极活性较高，与基体附着牢固，因此它是商业用多孔铂电极的主要制备方法。 《氧传感器电极铂浆的制备及烧结方法》 摘要：本发明涉及一种氧传感器电极铂浆的制备及烧结方法,该方法包括如下步骤:先按重量百分比为0～2%的非金属或金属氧化物、0～10%的有机粘结剂、0～30%的有机溶剂、0～30%的有机分散剂、0～30%的有机保湿剂、0～30%的有机吸附剂等、40～70%的超细铂粉的配比配料,将混合浆料研磨或超声分散后研磨制备成浆料;然后将铂浆印刷或涂覆在氧化锆、氧化铯、氧化钍等固体电解质所制备的氧传感器的电极面上,以一定的升温速率加热至20～100℃内的某温度点,保温一段时间后,以一定的升温速率加热至300～600℃的某温度点,保温一段时间后,再以一定的升温速率加热至700～1300℃的某温度点,保温一段时间后,自然冷却至常温。本发明制造出的是一种不含或含有极少量的非金属氧化物相和金属氧化物相的氧传感器电极用铂浆料,利用添加有机物质和合适的烧结程序得到的铂电极与氧传感器电解

质附着力强,电阻小、传感器的响应快、信号稳定等。 1、铂浆法的多孔铂电极样品是采用铂粉、Ysz粉末和粘结剂配制成浆料，然后印刷在YSZ基体上经过烧结得到的。《多孔铂电极活性的电化学研究进展》 2、循环伏安法进行电沉积Pt，在--0．2～O．6V电位条件下扫描60圈，再在0～O．6v欠电位条件下扫描30圈，使Pt微粒分散在Ti／nano—Ti02膜上，制得Ti／nano．Ti02-Pt电极(电极面积0．1 cm×0．1 cm=0．01cm2)。《乙二醛在纳米Ti02．Pt电极上的电催化氧化》 3、3.1 多孔电极(UCE)的制备将适量的0.1%Nafion 溶液和碳粉(Vulcan XC鄄72)按质量比1:30 混合, 加入少量异丙醇, 超声波振荡混合均匀后涂布在平整处理后的碳纸上, 在140-150 益烘干, 让Nafion 固化交联形成约0.5 滋m 厚亲水层结构, 从而制得UCE. 所用化学物质除燃料电池专用的Vulcan XC鄄72 碳粉, 杜邦Nafion 溶液和Johnson 鄄matthey Pt/C 催化剂等为商业化产品, 其余试剂均为分析纯 3.2 电沉积Pt催化剂脉冲电沉积在0.02 mol·L-1 H2PtCl6镀液中进行(加入1.6 mol·L-1 HCl 作为支持电解质), 阴极为UCE, 阳极为铂电极；电源为智能脉冲电源(SMD鄄30P,大舜电镀设备有限公司),沉积温度为(65-+2) C.《调制脉冲电沉积法制备质子交换膜燃料电池铂催化电极》

铂的性质、资源、生产及用途

铂的性质、资源、生产及用途 1.铂的性质 1.1 铂的物理性质 铂位于元素周期表中第6周期Ⅷ族，原子序数78，相对原子质量195.09。铂是具有展性的银白色金属，密度21.450，硬度4.5，熔点1770℃，沸点3824℃。铂是唯一能抗氧化剂到熔点的金属。 铂耐高温、抗氧化、耐腐蚀性强、稳定性好，具有很好的机械、热学、热力学、电学、热电、磁学、光学、力学、催化、电化学性能。铂具有良好的可锻性和延展性等加工性能。海绵铂或铂粉可以经高温熔炼、铸锭；铂锭可以压成板状、片状，可以拉成不同直径的丝材，满足不同工业需求。例如，纯铂可冷轧成厚为0.0025mm的箔，可以拉制成1mm的丝。 海绵铂是煅烧(NH4)2PtCl6而制得的；铂黑可以用加热含有PtCl2、KOH和乙醇的水溶液而制得的；在水中通过铂电极的电弧放电可以制取胶态铂。所有这些形式的铂都有催化性能，特别是有很强的催化加氢反应的能力。铂可制成碎粒或海绵体，能吸附气体，常温时可吸收超过其本身体积114倍的氢，温度升高吸附气体的性能更强。 1.2 铂的化学性质 铂抗氧化性很强，在常温下对空气和氧十分稳定，具有优良的抗酸、碱腐蚀的性能，不溶于常见的盐酸、硫酸、硝酸，氢氧化钠、氨水等，甚至在1095的高温下也能保持抗浓硫酸腐蚀的能力。但粉末或海绵铂耐腐蚀性明显下降，在强氧化条件下可以溶于盐酸，例如HCl＋Cl2、HCl＋H2O2等。象钯一样，铂能溶于王水，不过块状的铂溶解得很慢，在空气中加热铂不生成氧化膜，可以制得多种形态的铂。 2.铂的资源与生产[1～2] 2.1 铂的资源 从表1可以看出，铂的矿产资源集中在南非、俄罗斯，南非生产的铂占全球供应量的75.34％以上，俄罗斯占15.53％，二者合计的产量占全球产量的90％以上，其余来自北美和其他地区。 表1 2000-2009年全球铂的供应量/ koz 2.2 铂制品生产原则工艺流程 粗铂的提纯、铂片及铂丝的生产、化合物及配合物的生产原则工艺流程如图1～3所示。 粗铂（95％） 王水溶解 蒸干赶硝

新型锌-空气电池阴极催化剂

望道学者结题报告
新型锌-空气电池阴极催化剂 的制备和研究
张萍 复旦大学化学系 指导老师：江志裕教授
摘要：为了改善锌-空气电池空气电极的电催化性能，提高电池的放电电流密度， 采用改进的无定形柠檬酸配合物前躯体法（IACP） ，合成了尖晶石型 LiMn2O4 电催 化剂。用该电催化剂制备成空气扩散电极，通过稳态电流-电压极化曲线，研究 了电催化剂的催化性能，并与 Pt/C 的电催化性能作了对比。分析结果表明， LiMn2O4 的电催化性能虽不及 Pt/C，但差距不大，凭借其低廉的成本和广泛的来 源，有望替代 Pt/C 应用于商业领域；用炭黑吸收溶剂所合成的 LiMn2O4 具有最好 的电催化活性；空气催化电极的防水透气层中，当 PTFE 的含量为 30%，空气电 极具有最好的催化活性。 关键词：锌-空气电池；阴极催化剂；LiMn2O4；IACP
1. 前言
锌-空气电池是当前电池领域中的最新科技,被称为是“面向21 世纪的绿色 能源”。此类电池具有容量大、比能量高、成本低、放电稳定等优点，是一种具 有巨大市场前景的电源[1]。锌-空气电池有如下一些显著的优点[2]： 1） 、容量大。由于空气电极的活性物质氧来自周围的空气，随时可取，材料 无需占用电池的空间，更无需材料成本，在相同体积、重量的情况下，锌空气电 池就储存了更多的反应原料，因此与普通的电池相比，它的容量就会高出很多。 2） 、能量密度高。锌-空气电池的正极活性物质来源于空气中的氧气，其正极 是一种透气、不透液、能导电、有催化活性的薄膜，它在整个电池中所占的比例 很小，余下的空间可以用来充填阳极材料。因此在现有的小型电池系统中具有最
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第3章 镍电极材料

第3章镍电极材料 镍电极的研究和应用有着悠久的历史。早在1887年，Desmazures、Dun和Hasslacher就讨论了氧化镍作为正极活性物质在碱性电池中应用的可能性。广泛使用的Cd/Ni、H2/Ni、Zn/Ni、Fe/Ni电池，以及近年来为消除镉污染而迅速发展起来的新型金属氢化物镍（MH-Ni）电池，都以镍电极作为正极。特别是金属氢化物镍电池目前仍具有很高的商业价值，因此，对高容量、高活性镍正极物质的研制具有重要现实意义。对氧化镍正极核心组分Ni(OH)2的研究，包括氧化镍电极的发展历史、Ni(OH)2及NiOOH各种结构之间的电化学转化过程、Ni(OH)2的制备方法以及氧化镍电极添加剂等，大大促进了镍系列碱性蓄电池的发展。 3.1镍电极的发展 传统氢氧化镍电极充放电循环在β-Ni(OH)2和β-NiOOH之间进行。在βⅡβⅢ循环中活性物体积变化较小，并且β-NiOOH的电导率比β-Ni(OH)2的高5个数量级。充电时由于生成β-NiOOH而使电导率逐渐增加，所以，不存在导电问题，但放电时充电态物质可被逐渐增多的、导电性差的放电态物质隔离，因而影响了放电效率。通过控制电极组成和使用多种添加剂如Co和Zn，可使βⅡβⅢ循环顺利进行。另外，可以采取相应的预防措施来保证电极活性物质的导电性，限制电极膨胀。近年来，电极制造工艺不断得到改进，氢氧化镍电极经历了袋式电极、穿孔金属管、烧结镍板、塑料黏结式、泡沫镍及纤维式镍电极等阶段。 烧结镍板电极技术的发明和应用在镍电极发展史上具有重要的作用和意义，但这种结构的镍电极生产工艺复杂，成本较高。以质量轻、孔隙率高的泡沫镍做基体的泡沫镍涂膏式镍电极比容量高，适宜做MH-Ni 电池的正极。镍纤维、镀镍钢纤维、镀镍石墨纤维基体因其孔径微小(约50 μm)而更受青睐。此类基体孔隙率高达95%，具有高比容量和高活性，强度好，质量轻等优点。最初采用阴极浸渍法向泡沫镍基板中填充活性物质，现在使用较多的是将Ni(OH)2以泥浆形式与基板混合，称为“悬浮浸渍技术”。 人们曾通过在活性材料中掺杂添加剂来提高电极容量。添加剂可影响材料的容量和活性，但Ni(OH)2的容量和活性主要由其结构和形态决定。近年投入市场的高密球形Ni(OH)2兼有高容量和高密度两项优良性能，是理想的电极活性材料。高密球形Ni(OH)2具有球粒状形态，有一定粒度大小及分布范围，具有高的振实密度(1.9～2.0 g/cm3)。传统的β-Ni(OH)2颗粒不规则，微孔体积30%，粒径范围较宽，振实密度为1.6 g/cm3。高密球形Ni(OH)2则能使电极单位体积的填充量提高20%，因而放电容量密度可达550 mA·h/cm3，而传统烧结式电极板的容量密度仅为400 mA·h/cm3。 电极膨胀是塑料黏结式和纤维板式镍电极面临的一个主要问题。βⅡβⅢ相间反应在过充电时要经历γ相和α相，不同相的密度差别较大，因而电极经历了膨胀收缩等过程，最终导致不可恢复性的膨胀，活性物粉化，孔体积增大，电极结构崩溃。使用含质量分数为7%左右的Cd或Zn的β-Ni(OH)2可以大大避免这一现象的发生。

氧电极催化材料的研究现状

电源技术 鳙■ 纷０籼舀…ｇ，∥９多ｋ舻舅≈州¨ 氧电极催化材料的研究现状 魏子栋?，李莉，．李兰兰ｔ，唐致远：，郭鹤桐ｚ （１．重庆大学化学化Ｔ学院，重庆４０００４４；２天津大学化学化工学院，天津３０００７２） 摘要：主要综述了近几年燃料电池、金属．空气电池中氧还原反应（ＯＲＲ）催化剂的发展状况，包括发展成熟的贵金属墁合盒；过渡金属复台氧化物、简单氧化物；过渡金属大环化合物以及双功能电催化剂研究现状。着重阐述了氧气在这世催化剂Ｌ的电化学还原机理，催化剂结构对ＯＲＲ的影响。在贵金属及台金催化剂中，较详细地介绍了Ｐｔ－Ｍ合金催化剂中各种过渡金属Ｍ提高合金催化性能的理论机理．如“锚定效应”等；在过渡金属复合氧化物催化剂中，探讨了掺杂离子的变价作用增加氧气的活性吸附位、提高ＯＲＲ速率的机理。 关键词：氧电极；电化学催化；氧还原反应；空气电极；燃料电池；金属一空气电池 中图分类号：ＴＭ９１Ｉ文献标识码：Ａ文章编号：１００２．０８７Ｘ（２００４）０２．０１１６－０５ Ｓｔａｔｅ—ｏｆ－ａｒｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒｏｘｙｇｅｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ＷＥＩ Ｚｉ?ｄｏｎｇ１，ＬＩＬｉｌ，ＬＩＬａｎ－ｌａｎ１，ＴＡＮＧＺｈｉ－ｙｕａｎ２，ＧＵＯＨｅ－ｔｏｎｇ２ ｒ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｒｄｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ； ２ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃＭＥｎ＃ｎｅｅｔｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈ＆ａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｅｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｓｕｃｈａｓｍｅｔａｌｓ，ｍｅｔａｌａｌｌｏｙｓ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｍａｃｒｏｃｙｃｌｅｅｔｏ，ｆｏｒｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ（ＯＲＲ）ｉｎｆｏｅｌｃｅｌｌｓａｎｄｍｅｔａｌ．ａ订ｂａｔｔｅｒｉｅｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄＥｍｐｈａｓｉｓｗａｓｇｉｖｅｎｔｏｔｈｅｍｅｅｈａｎｉｓｍｏｆＯＲＲｏｒｌｔｈｅｓｅｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓＴｈｅｉｎｆｌｎｅｎｃｅｏｆｃａｔａｌｙｓｔｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ０ｎｔｈｅｃａｔａｌｙｓｉｓｏｆ０ＲＲｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ Ｔｈｅｍｌｅｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｉｎｐｌａｔｉｎｕｍ－ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｂｉｎａｒｙａｌｌｏｙｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄＴｈｅａｎｃｈｏｒｅｆｆｅｃｔｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｓｔｏｐｌａｔｉｎｕｍＯｉｌｃａｔａｌｙｓｔｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ｃａｒｂｏｎ，ｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｅｘｐｌａｉｎ ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｃａｔａｌｙｓｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｓｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｐｌａｔｉｎｕｍａｌｏｎｅＴｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｅｆ『ｅｃｔｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｄｏｐｅ ｉｎｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｃａｔａｌｙｓｔｓｗａｓａｓｃｒｉｂｅｄｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｉｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔａｔｅａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｉｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｉｔｅｓｆｏｒｏｘｙｇｅｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂｉｆｏｎｃｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｉｅ，ｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒｂｏｔｈｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎ．ｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｘｙｇｅｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｅｌｅｅｔｒｏｅａｔａｌｙｓｉｓ；ｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ；ａｉｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｆｕｅｌｃｅｌｌｓ；ｍｅｔａｌ。ａｉｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ 空气电极是燃料电池与金属，空气电池中的阴极，在控制电池性能疗商有很重要的作用。燃料电池与金属一空气电池由于具有清洁、高效、口，连续大功率放电的特殊性能而受到人们广泛的关注。对Ｈ：．Ｏ：燃料电池，即使在电流密度高达２Ａ／ｃｍ２，氧电极的过电位也不会超过５０ｍＶ。而Ｏ：电极即使往小电流密度下，过电位也达３００＂－－４００ｍｖ。同样地。空气电极也是金属一空气电池中决定其性能优劣的关键因素。 在寻求高效的催化性与低廉的氧还原反应（ＯＲＲ）的催化制中．人们除开发出先进的贵金属及合金催化剂制造技术９１、，还１ｊ１：发ｒ火鞋的辟｛于ＯＲＲ的过渡金属复合氧化物（尖晶百型、钙铁矿型、烧绿石型等），以及过渡金属大环化合物。本文主要综述了近几年各种催化剂上ＯＲＲ的催化机理。 收稿日期：２００３．０３．２２ 基金项目：ｌ司蒙自然科学基金（１９９７６０４７，２０１７６０６６）；教育部留学ｌ¨｜Ｈ堆簸（教外剐２００２－２４７）；重庆市应埔基础研究基金（［２００２］１６）作者简介：魏子栋【１９６３），男，甘肃省人，教授，博士生导师．二￡蚤研究方向为电化学科学与艘化。 Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＷＥＩＺｉ－ｄｏｎｇ（１９６３一），ｍａｌｅ．ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ１ＯＲＲ的机理 氧气还原是氧分子在电极表面的吸附分解，其中包括了氧气的扩散与氧气的化学吸附分解过程。氧气电催化还原历程基本上可分为两大类：“二电子反应途径”和“四电子反应途径”。用ｗｒｏｂｌｏｗａ［１１方法表示如下（０２ｍ表示溶液中溶解氧；０：。幽表示电极上吸附氧；Ｄｉｆｆ为扩散；ｋ为反应速度常数）： （１）经过Ｈ：Ｏ：中间态（ｋ．＝ｏ）的为２ｅ途径，即氧气吸附后，Ｏ—Ｏ键不断裂，形成Ｈ２０：后断裂； （２）没有产生Ｈ２０：中间物（ｋ：暑ｏ），氧分子得到四个电子直接还原成水．为４ｅ途径。 对于没有催化剂催化下的０２还原，Ａｎｄｅｒｓｏｎ等人提出了 　万方数据

空气中烧成镍电极浆料的研究

第8期 电子元件与材料 Vol.22 No.82003年8月 ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS A u g. 2003 空气中烧成镍电极浆料的研究 周东祥1 邓传益1 夏义本 2 ot±± ??oo 430074 é?o￡ 201800 ì???á???á??D2￡᧷? ?á1?±í?÷ 粒度为–500目 玻璃粉的软化温度为450á￡?è?a–300目 玻璃 加入硼粉系作为抗氧化剂 的大气中烧渗 此贱金属 镍电极可牢固地附着在陶瓷基体上 关键词： 镍电极 空气中烧成半导瓷 中图分类号: TN304 文献标识码:A 文章编号:1001-2028 08-0010-02 Study on the Paste for Ni Electrodes Prepared by Sintering in Atmosphere ZHOU Dong-xiang 1, CHEN Yong 1,2, DENG Chuan-yi 1, DAI Shao-xin 1, XIA Yi-ben 2 (1. Department of Electronic Science &Technology, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, China; 2 Department of Electronic Materials, Shanghai University, Shanghai 201800, China in atmosphere. Under the above conditions, high adhesion of the electrode to the ceramic substrates and ohmic contact can be acquired. Key words : Ni electrode; paste; sintering in atmosphere; ohmic contact; semi-conducting ceramics 电极浆料是生产陶瓷元件的关键和基础材料钯 由于贵金属材料价格昂贵 为此由于有些镍浆必须在还原性气氛中烧 结 对设备要求高 笔者在这方面做了大 量的尝试 硼硅铅玻璃粉 镍粉在浆料 中的含量高 采用市 售镍粉 过500目的筛 镍粉经高温熔结 形成金属网络结构要靠 玻璃粘结其流变性很好 流变性很好的玻璃能流过金属网的细 小空隙 玻璃相不仅 能起附着粘结作用而有机载体的功用是粘结和悬浮浆料中的镍粉和玻璃粉 流变性在烧结过程中有机载体将全部挥发掉左右有机粘合剂用松 油醇溶液加邻苯二甲酸二丁酯制成 要在浆料中加一定量的硼粉作 为抗氧化剂 收稿日期2003-04-21基金项目 863 2001AA325040 陈勇湖北黄冈市人从事高温烧渗叠层敏感元件用的镍内电极的研究 Ｅ－ｍａｉｌ：　ｃｈｙ３２７＠ｅｔａｎｇ．ｃｏｍ

镍锰酸锂锂电正极材料概述

镍锰酸锂锂电正极材料概述 1、镍锰酸锂是什么？ 镍锰酸锂（化学式：LiNi0.5Mn1.5O4）是一种电压平台约在 4.7V 的锂离子电池正极材料，理论比容量为 146.7mAh/g，实际比容量大约在 130mAh/g左右，其结构上类似通常的锰酸锂，但在电压平台、实际比容量、热循环稳定性等方面要比锰酸锂好得多，也因为镍锰酸锂在纳米尺度下也可以很稳定，因此不必像锰酸锂一样通过增大晶粒来提高稳定性，故在提高倍率方面也有非常大的优势（注：电极材料颗粒纳米化是提高充放电倍率的重要途径）。 2、跟其它锂离子电池正极材料有什么优势？ 目前使用中的和正在开发的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等。 2.1 钴酸锂（化学式：LiCoO2） 作为正在使用中的钴酸锂材料，因为资源少、价格贵、不环保、安全性差，不适合作为一种普及型的正极材料在未来大型化电源（如电动力车电源、储能电源）中使用，即使是在现有材料基础上发展起来的二元、三元材料，也没有从根本上解决这些问题，因此将来只能在小型化便携设备上使用。 2.2 锰酸锂（化学式：LiMn2O4） 锰酸锂材料价格低廉、环保、安全、倍率性能好，但在应用中的最大问题是循环性能不好，特别是高温下，材料中的三价锰离子和大倍率放电时在颗粒表面形成的二价锰离子，使得材料在电解液中的溶

解明显，最终破坏了锰酸锂的结构，也降低了材料的循环性能。目前在市场上真正能使用的锰酸锂材料都是通过改性措施得到的，这种改性措施一方面需要高规格的合成设备，另一方面也需要是以降低材料的可逆容量为代价，即使是这样，来自日本的高品质锰酸锂价格上也达到了每吨25万以上。 2.3 磷酸亚铁锂（化学式：LiFePO4） 磷酸亚铁锂是目前被各科研机构和企业广泛看好的处于开发状态的锂离子电池正极材料。如果从组成元素、结构、电压平台、比容量等方面看，磷酸亚铁锂可以说具有价格低廉、环保等优点。但其结构却是“过于稳定”了，甚至连电子、锂离子也难以在电化学过程中表现出相应的活性来，因此导电性不好，影响了材料的倍率性能。目前改进磷酸亚铁锂的主要措施是纳米化（减小材料颗粒尺寸）和元素体相掺杂和表面包覆，目前磷酸亚铁锂在倍率性能上已经不成问题了。但这些改进措施随之也带来新的问题，那就是材料的振实密度过低（0.9~1.3g/cm3）,导致极片涂布困难等一系列实用电池制作中的问题。磷酸亚铁锂的另一个关键问题是合成条件苛刻，因为材料中的+2 价铁是一种亚稳价态，在合成中，过强的还原气氛容易导致形成单质铁，而太弱的还原气氛又容易有+3 价铁出现。因此，即使是已经合成出来的磷酸亚铁锂，长期在空气和水的作用下也容易发生+2 价铁到+3价铁的转变。因此可以预见，未来磷酸亚铁锂在合成、储存、使用一系列过程中均存在一定的问题。 2.4镍锰酸锂（化学式：LiNi0.5Mn1.5O4）

锌空气电池空气电极催化材料的研究

新型锌-空气电池阴极催化剂 的制备和研究 张萍复旦大学化学系 指导老师：江志裕教授 摘要：为了改善锌-空气电池空气电极的电催化性能，提高电池的放电电流密度， 采用改进的无定形柠檬酸配合物前躯体法（IACP），合成了尖晶石型LiMn 2O 4 电催 化剂。用该电催化剂制备成空气扩散电极，通过稳态电流-电压极化曲线，研究了电催化剂的催化性能，并与Pt/C的电催化性能作了对比。分析结果表明， LiMn 2O 4 的电催化性能虽不及Pt/C，但差距不大，凭借其低廉的成本和广泛的来 源，有望替代Pt/C应用于商业领域；用炭黑吸收溶剂所合成的LiMn 2O 4 具有最好 的电催化活性；空气催化电极的防水透气层中，当PTFE的含量为30%，空气电极具有最好的催化活性。 关键词：锌-空气电池；阴极催化剂；LiMn2O4；IACP 1.前言 锌-空气电池是当前电池领域中的最新科技,被称为是“面向21 世纪的绿色能源”。此类电池具有容量大、比能量高、成本低、放电稳定等优点，是一种具有巨大市场前景的电源[1]。锌-空气电池有如下一些显著的优点[2]： 1）、容量大。由于空气电极的活性物质氧来自周围的空气，随时可取，材料无需占用电池的空间，更无需材料成本，在相同体积、重量的情况下，锌空气电池就储存了更多的反应原料，因此与普通的电池相比，它的容量就会高出很多。2）、能量密度高。锌-空气电池的正极活性物质来源于空气中的氧气，其正极是一种透气、不透液、能导电、有催化活性的薄膜，它在整个电池中所占的比例很小，余下的空间可以用来充填阳极材料。因此在现有的小型电池系统中具有最

高的比能量。锌空气电池由于空气电极很薄，使得电池很轻巧，适用于便携式设 备。 3）、价格低廉。它的成 本除了空气催化电极之 外，不需要任何成本高的 组件，并且如果实现了锌 的回收利用，它的价格功 率比将进一步降低。 4）、放电曲线十分平 稳。因放电时阴极催化剂 本身不起变化，加上锌电 极电压稳定，故放电时电 压变化很小。 5）、内阻小。由于电池 内部可建立一个氧的储 存腔，故大电流放电和脉冲放电性能相当好。与其他电池比较，它能在很大的工作电流范围内输出要求的容量。 6）、重量轻，易于拆装维修。 7）、使用周期长，能够快速启动。 由于锌-空气电池可以长时间提供稳定的小电流，因此广泛应用于航海中的航标灯、无人观测站、无线电中继站、军事无线电发报机等，而且以锌-空气电池制成的手机电池，不仅比普遍使用的镍氢电池、锂离子电池便宜三分之二，通话时间长了5-10小时，待机时间长达四十多天。然而，由于迄今仍缺乏合适的空气扩散电极电催化剂，使锌空气电池的放电电流密度偏小，从而大大限制了锌空气电池的应用领域和产业化步伐。 在锌-空气电池中,起最重要作用的也是最影响电池性能特别是电流密度的就是空气电极的催化剂.现有的催化剂包括:贵重金属,如Pt,Ag,催化效果最好,但是非常规中稀少,不利于开发为成品电池；含四个N的过渡金属螯合物作为催化剂，电池放电特性好，电压高，但电流很小，只适合用于助听器等小电器；金属

电池用氧电极催化剂的研究现状

收稿日期:2002206210 作者简介:黄庆华(1977— ),男,河北省人,硕士研究生,研究方向为高能化学电源。 Biography :HUAN G Qing 2hua (1977—),male ,candidate for mas 2ter. 电池用氧电极催化剂的研究现状 黄庆华,　李振亚,　王　为 (天津大学化工学院,天津300072) 摘要:氧电极催化剂一直是金属空气电池和燃料电池领域研究的热点。综述了电池用氧电极电催化剂的研究进展,包括贵金属催化剂(铂、铂合金和银)、钙钛矿型氧化物催化剂、金属有机螯合物催化剂和其它催化剂,认为MnO 2电催化剂与上述催化剂相比,最大的优势在于价格低廉,具有非常广阔的应用前景。并对氧电极催化剂的研究进行了展望,认为寻找廉价、高效的催化剂已成为提高氧电极性能的关键。这个问题一旦解决,必将大大推动金属空气电池和燃料电池的发展。 关键词:电池;氧电极;电催化剂;氧还原 中图分类号:TM 911.4 文献标识码:A 文章编号:10022087X (2003)增20241204 State 2of 2art of re search on electrocatalyst for oxygen electrode in battery HUAN G Qing 2hua ,L I Zhen 2ya ,WAN G Wei (School of Chemical Engi neeri ng and Technology ,Tianji n U niversity ,Tianji n 300072,Chi na ) Abstract :Electrocatalyst for oxygen electrode is the focal point of study on metal 2air cell and fuel cell.The progress and state 2of 2art of the research on electrocatalyst of oxygen electrode for batteries ,including noble metal catalysts (platinum ,platinum 2based alloy and silver ),perovskite oxides catalysts ,organometallic chelae cata 2lysts and other new catalysts for oxygen reduction ,are reviewed.MnO 2is considered to be the cheapest electro 2catalyst with broad application prospect compared with the above electrocatalysts.The development of the elec 2trocatalyst for oxygen electrode is also prospected and the conclusion is that seeking the catalyst with low cost and high efficiency is the key factor to improve the performance of oxygen electrode and to accelerate the devel 2opment of metal 2air cell and fuel cell. K ey w ords :battery ;oxygen electrode ;electrocatalyst ;oxygen reduction 随着石油资源的枯竭,原油价格上升,环境污染日益严重,燃料电池和金属空气电池的发展在国际上引起广泛重视。作为电池的正极,氧电极过程可逆性小,还原困难,成为电池反应的主要障碍,在贵金属上其交换电流密度约为10-10 A/cm 2 。 如何提高氧电极的活性一直是燃料电池和金属空气电池领域 研究的重点之一。 由于氧电极反应历程的复杂性,高效氧电极催化剂必须能同时催化两个阶段的反应———氧还原和过氧化氢分解。然而不同的反应阶段对催化表面的要求有时是彼此矛盾的,降低极化的途径之一是采用混合催化剂,使各反应阶段均能各自在对其有利的反应表面上进行。氧电极催化剂的研究主要集中在贵金属催化剂、金属复合氧化物催化剂(尖晶石型、烧绿石型、钙钛矿型)、有机催化剂等方面。本文将着重介绍贵金属催化 剂、钙钛矿型氧化物催化剂和有机螯合物催化剂以及其它催化剂近年的研究现状。 1　贵金属催化剂 常用的贵金属催化剂是铂系催化剂,它们用作氧电极显示出良好的催化活性。许多工作者研究了铂晶粒大小对催化能力的影响。Bett 等人[1]发现铂晶粒在3～40nm 时,催化能力与晶粒大小无关。然而Sattler 等人[2]研究了更小的铂晶粒 (018～50nm ),结果表明当晶粒尺寸小于3.5nm 时,铂的催化 活性也随之降低,认为这是因为如此小的晶粒通过与碳的相互作用或是离解氧的双位吸附,使铂丧失了一些金属特性。 Ross [3]等人有用循环伏安法研究了Pt (100)面和Pt (111)面在0.5mol/L H 2SO 4中的行为,发现Pt (100)面在氧化物的形成一 还原区域(+500mV )展现了更好的可逆性,它的还原峰与Pt (111)面的相比对应着更正的电势,表明Pt (100)面比Pt (111) 面更加有利于氧的还原。 在酸性溶液中,铂合金催化剂已逐渐取代了纯铂催化剂,这样不仅提高了铂的利用率,还降低了电极成本,成为今后发展的方向。Myong 2ki 等人[4]认为在相同的表面积下,Pt 合金