Desempeño electroquímico de una aleación amorfa y nanocristalina base cobalto como electrodo negativo en baterías Ni/MH

RESUMEN En este trabajo, se evaluó vidrio metálico base Co y otra en fase nanocristalina como un nuevo material de electrodo negativo para baterías recargables de Ni/MH. La estructura y morfología del polvo amorfo y nanocristalino se estudió mediante microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y calorimetría diferencial. Los electrodos se han preparado mezclando polvos con un ligante y posteriormente se han depositado en una malla de Ni la cual actuó como colector de corriente. Las pruebas electroquímicas se realizaron utilizando una configuración de celda abierta de tres electrodos en donde se empleó un electrodo de referencia Hg/HgO, Ni (OH)2 como contraelectrodo, el material activo (polvo de vidrio metálico) como electrodo de trabajo y KOH 6M como electrolito. La activación electroquímica de un electrodo negativo está determinada por su capacidad de adsorción/absorción de hidrógeno, por lo tanto, en el presente trabajo la activación ha sido evaluada en términos de capacidad máxima bajo varios ciclos de carga/descarga. El rendimiento electroquímico de la aleación en su fase amorfa y nanocristalina del vidrio metálico base cobalto se investigó mediante voltametria cíclica, cronoamperometría y resistencia a la polarización lineal. Los polvos de vidrio metálico base cobalto presentaron reversibilidad electroquímica para la captación de hidrógeno en medios alcalinos. Durante los ciclos de carga/descarga, el electrodo amorfo vidrio metálico base cobalto no tiene una buena estabilidad, mientras que la activación electroquímica del electrodo nanocristalino base cobalto ocurre después del segundo ciclo, lo cual es similar a la activación de los compuestos intermetálicos tradicionales.

ABSTRACT In the present thesis, a Co base metallic glass powder and a nanocrystalline powder obtained from its similar amorphous counterpart were evaluated as new negative electrode material for Ni/MH rechargeable batteries. The structure and morphology of the amorphous and nanocrystalline powder were studied by scanning electron microscopy, X- ray diffraction and differential scanning calorimetry. Negative electrodes were prepared by mixing the precursor powders with a binder and subsequently those were deposited onto a Ni-mesh current collector. The electrochemical tests were performed using a three electrode open air cell configuration using a Hg/HgO reference electrode, Ni (OH)2 as counter electrode, the active material (metallic glass powder) as working electrode and 6M KOH as electrolyte. The electrochemical activation of a hydride electrode is determined by its hydrogen adsorption/absorption capability, consequently, in the present work activation has been evaluated in terms of the maximum capacity under several charge/discharge cycles. The electrochemical performance of the amorphous and nanocrystalline alloys was investigated by using voltammetry cyclic, chronoamperometry and linear polarization resistance. Co-base metallic glass powder presented electrochemical reversibility for hydrogen uptake in alkaline media. During charge/discharge cycles Co-base metallic glass electrode did not have good stability, while electrochemical activation of the alloy occurred after the second cycle, which is similar to the activation of conventional intermetallic compounds.