复杂环境下NTC传感器Ag电极的电化学迁移失效行为与机制

《Materials》：Electrochemical Migration Behavior of Ag Electrodes in Negative Temperature Coefficient (NTC) Sensors Under Complex Environmental Conditions

　　

摘要

为了研究复杂环境下负温度系数（NTC）传感器中Ag电极的电化学迁移（ECM）及其相关失效行为，采用实时电阻监测和原位CCD（电荷耦合器件）观测方法对丝网印刷共面Ag电极进行了测试。考察了水膜、施加偏压、NaCl浓度和溶液pH值的影响。在80 °C和3 V无液态水条件下未观察到明显迁移。在纯水中，Ag枝晶从阴极向阳极生长并形成导电桥；将偏压从3 V增大到4 V会缩短短路时间。在中性NaCl介质中，0.1 mmol L^?1 NaCl可使含Ag物种跨越电极间隙迁移并形成枝晶，而1和5 mmol L^?1 NaCl则促进AgCl相关沉积物的形成，从而抑制持续的Ag溶解，其抑制程度取决于溶解通量和表面覆盖率。在HCl介质中，表面沉积物无法提供足够的长期保护，导致Ag持续溶解并发生短路失效。在pH = 9和pH = 12的Na₂CO₃介质中，阳极上形成不溶性含Ag沉积物，未观察到枝晶桥接现象。总体而言，Ag ECM受阳极溶解、表面沉积/钝化和含Ag物种跨越电极间隙传输之间的竞争机制控制。上述结果为动力电池用NTC传感器的材料选择、封装设计和可靠性评估提供了依据。