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J一097 显微电化学方法研究单颗粒电化学活性材料 杨毅夫’，星塑塞，刘军，陈卫华，范晶，邵慧霞 (武反大学化学与分子科学学院，湖北，武汉，430072 随着电化学活性材料的研究逐步向微米级甚至纳米级发展，如何对微米级以及更小尺 寸的电化学活性材料进行本征电化学性质的表征越来越成为人们关注的又一个热点。 过去人们对于电化学活性材料的表征主要通过复合式电极进行，后来逐步发展的软嵌 式粉末电极以及粉末微电极受到广大研究者的青睐【I】，并将其应用于各种不同的体系进行了 大量的电化学研究。后者从根本上解决了传统电极中添加剂的影响，但是还无法避免粉体材 料因粒度不均匀以及形貌差异导致的化学或电化学性能差异被平均化的缺陷。在上个世纪末 发展的单颗粒电极又将人们的研究视野拓宽到更高的层次，为研究材料的本征性质提供了一 种新方法。由于单颗粒电极技术研究的对象是微米及亚微米尺度的电化学活性颗粒因此对 此类电极的制备、连接以及表征都必须借用高倍率显微镜方可进行。为此，我们形象地称之 为“显敛电化学研究方法”．该方法的主要特征是以单个颗粒的材料为研究对象，借助高倍 率显微镜从微观的角度帮助构架单颗粒材料的研究体系，尤其是单颗粒材料的定位、单颗粒 的微观电连接等，从而更加科学地考察材料的本征电化学性质。 近年来，我们在显微电化学这一领域做了一些初步的开创性工作[2-4]，主要指导思想是 从微观角度更加真实地了解材料的电化学性质。本文作者在第十三次全国电化学会议上曾经 作过的题为“扫描电化学显微镜研究LaNi，合金界面反应”和“软嵌式单颗粒微电极技术对 LaNi4．，眦．3电化学行为的研究”的报告实际上是显微电化学研究方法在材料、尤其是电池活 性材料研究中的雏形。 ． 在以上工作的基础上，我们对传统的单颗粒电极技术进行了进一步的有效改进，以期建 立更为科学、完善的显微电化学研究方法．并将该方法成功地应用于微米级(101xm一50pm) 储氢合金颗粒在不同状态下的电化学特性的研究，取得了一些有意义的结果(见附图)。在实 验过程中，不仅仅单从实验的角度建立了方法，同时也非常注重结合相应的数学方法建立反 应模型，通过计算程序对该方法从计算数学的角度加以完善。我们通过在Matlab7．0软件平 台上自行设计的模拟程序结合实验数据计算了相应的单颗粒微电极的反应动力学参数． 目前，我们正在积极地将该方法应用于微米级甚至亚微米尺寸的不同电池活性材料的研 究中，以期从材料本身出发了解其电化学性能、理解材料体相的扩散机制，从而指导我们进 行电池设计以及相应的工业化生产． 本研究课题得到了国家“863”计划项目(合同号：2005AA501440)提供的经费支持。 参考文献 1，C．S．Cha,C．M．Li，H．X．Yang；P．F．Liu，J．Eleetroanal．Chem．，1994，368，47． 2，刘军，杨毅夫，邵惠霞，高峰，熊跃，陈卫华，高等学校化学学报，2006，27，1962． et ai．，Eleetroehim．Aeta2006，52，68． 3，Z．X．Tan，YF．Yang et 1． 4，J．Liu,Y．E a1．，Electrochim．Acta2007，52，423 Yang ElectrochemicalMethodfor of the Particle Microscopic StudySingle of ElectrochemicalActivities Yifu Shao Tan,JunLiu,WeihuaFan,Huixia Yang，Zuxian Chen,Jing andMolecular (CollegeofChem妇try Science,Wuhan