银包铜粉应用于热电池的导电剂

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热电池的导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能。在极片制作过程中,活性材料之间通常会加入一定量的导电材料。活性物质和集流体起到收集微电流的作用。为了降低电极的接触电阻以加快电子的移动速度,还可以有效提高锂离子在电极材料中的迁移速度,从而提高电极的充放电效率。

纯银具有优良的导电性和抗氧化性,并具有优良的耐候性,因此银在工业上应用广泛。但在湿热条件和直流导通条件下容易发生电迁移,导致短路,而且纯银价格昂贵,容易在基体中沉淀。这些缺点限制了纯银在导电剂中的应用;铜的导电性仅次于铜银价格便宜,具有优良的物理性能和催化活性,已被用作催化剂、导电涂料、电极材料等”,但铜粉比表面积大氧化亚铜呈凹形,表面易被氧化,失去原有的理化性质,电导率急剧下降,失去了作为导电剂的优势。在铜表面形成一层均匀厚度的银膜,得到的核壳包覆结构复合粉体具有一些特殊的电子结构和表面特性。3、这种核壳结构的银包覆铜粉不仅保持了物理化学性能原金属铜芯,又具有镀银的优良金属性能,提高了铜粉。良好的抗氧化性和热稳定性,并保持铜和银的高导电性;镀粉中的铜能抑制银的溶解,有效克服银导电剂中银迁移的缺陷。

置换还原法制备的镀银铜粉的反应机理如下:

在银氨络离子体系中,银的氧化还原标准电位为:

[Ag(NH3)2]++e=Ag+2NH,E°=+0.v

在铜铵络合离子体系中,铜的氧化还原标准电位为:

Cu+4NH3-2e=[Cu(NH3)4)2+E°=—0.05v

银离子可以与铜发生置换反应。在镀银反应初期,银的络离子与铜表面直接接触,发生直接置换反应,络离子在铜表面得到电子而被还原。之后,银、铜和铜表面的反应溶液逐渐形成一个微小的原电池,银的络合物离子也可以在银表面(微电池的阴极)得到电子并被还原形成多-镀银分子层。然后,银粉在葡萄糖、甲醛、硫酸吡啶、甲醇、二甲胺硼烷等多种还原剂的作用下被还原沉积在表面。采用置换还原法制备不同包覆量的银包覆铜粉时,银的转化率较高,配方包覆量误差为±0.5%18。

热电池用高电位钒酸铜正极材料具有电极电位高、不怕氧化等优点,受到武器系统的青睐,但其电子导电性较差,常用导电剂(如石墨、镍粉等).)与它在高温下发生反应,这个缺点严重限制了它的发展。




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