Fabrication and Characterization of Thin-Film Nickel Hydroxide Electrodes for Micro-Power Applications
Notice bibliographique
Résumé
INTRODUCTION Micro power sources are very attractive for nano- and micro-scale devices, such as Point-of-Care medical diagnostics and Micro Electro Mechanical Systems, where only low power densities and capacities are required. In the present work, we report on the micro-fabrication of patterned α-Ni(OH)2 films which are suitable for rechargeable nickel metal hydride (Ni-MH) and nickel-zinc (Ni-Zn) micro-batteries as well as for micro-capacitors. The main objective of the current research is to investigate the influence of three-dimensional (3D) patterned structures on the mechanical stability as well as on the electrochemical performance of the electrode. ELECTRODE FABRICATION The patterned electrode is fabricated through multi-layered films which are deposited by employing e-beam evaporation, UV photolithography (using a negative KMPR photoresist), and electro-deposition techniques. In detail, thin films of chromium and nickel with a thickness of 40nm are deposited on glass and used as adhesion (seed) and current collector layers, respectively. NiOx/Ni(OH)2 is electro-deposited from NiCl2 solution followed by electro-precipitation of Ni(OH)2 films from Ni(NO3)2.6H2O aqueous solution to form a grid-like patterned layer. Figure 1 schematically depicts the fabrication process. MATERIALS & ELECTROCHEMICAL CHARACTERIZATION The chemical composition of the micro fabricated electrodes is characterized by employing X-Ray diffraction (XRD) and X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS). The feature size of the grid-like pattern is determined to be roughly 20 microns in height by using a mechanical profilometry technique. Figure 2 illustrates the XPS spectrum of the Ni(OH)2 electrode material based on the Ni2p3/2 spectrum. The electrochemical characteristics are studied using cyclic voltammetry (CV) in a 1M KOH electrolyte. Measurements are performed for unpatterned as well as patterned electrodes to investigate the influence of the 3D structure as shown in Figure 3. CONCLUSIONS We observe that electrode patterning considerably improves the adhesion of the α-Ni(OH)2 film to the nickel current collector layer. It is also found that the micro fabricated α-Ni(OH)2 electrode is reversible and diffusion limited according to the Randles-Sevcik linearity. Furthermore, the electrolyte concentration dependency is studied via CV which shows minimum concentration of around 0.2M required for good electrode REDOX reactions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».