纳米氮化钛锂空气电池正极催化剂

发布时间：2021-08-07 03:37

　　锂空气电池是一种清洁能源,能量密度高(11430 Wh·kg^-1)、环境友好,被认为是可替代锂离子电池成为下一代新的储能系统。目前,锂空气电池的研究已取得初步进展,但距离商用化的目标还有很多工作需要去做,有一些瓶颈问题急需解决,如开发稳定的电解液、寻找合适的双效催化剂等。电解液不稳定、易分解的问题是由充电过程中过高的过电势引起的,而双效催化剂可以有效地降低充电过电势,减少电解液的分解。本文合成立方结构的TiN纳米粒子,用作锂空气电池催化剂,来降低充放电过电势,提高锂空气电池的容量与循环性能。TiN,催化活性类似于贵金属Pt,电导率良好,化学稳定性高,被广泛应用在电池领域作催化剂或者催化剂载体。此外,TiN还具备制备流程简单,原料储备丰富,花费成本低等优点。TiN纳米粒子是由直流电弧设备在氢气与氮气混合气氛下制备的,利用透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等设备表征样品的微观结构与物相,结果表明TiN纳米粒子为单晶、立方结构,晶粒尺寸分布范围为30.00-70.00 nm,结晶度好,制备纯度高。采用XPS对样品表面元素以及成键状态进行分析,发现在TiN表面除了T... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 锂空气电池简介
    1.2 锂空气电池研究背景
    1.3 锂空气电池面临的关键性问题
    1.4 空气正极催化剂研究进展
        1.4.1 碳材料
        1.4.2 贵金属及其化合物
        1.4.3 过渡金属及其化合物
        1.4.4 钙钛矿结构
    1.5 电解质研究进展
        1.5.1 锂盐
        1.5.2 溶剂
        1.5.3 添加剂
    1.6 金属负极研究进展
    1.7 过氧化锂形貌研究
    1.8 研究思路以及研究内容
2 实验内容
    2.1 实验原材料及设备
    2.2 纳米粒子的制备设备及流程
    2.3 材料表征方法及电化学测试手段
        2.3.1 X射线衍射技术(XRD)
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.4 场发射扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.5 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
        2.3.6 循环伏安测试(CV)
        2.3.7 恒流充放电测试
        2.3.8 线性扫描伏安法测试(RDE)
    2.4 锂空气电池空气正极制备与电池组装
        2.4.1 空气正极制备
        2.4.2 锂空气电池组装
    2.5 放电产物检测
3 TiN纳米粒子作锂空气电池正极催化剂的电化学行为
    3.1 TiN纳米粒子的制备
    3.2 TiN纳米粒子的物理表征
    3.3 TiN纳米粒子催化活性测试
    3.4 TiN电极的电化学性能测试
    3.5 TiN纳米粒子的催化机理分析
    3.6 充放电后电极产物表征与检测
4 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有机电解液的锂空气电池研究进展[J]. 蒋颉,刘晓飞,赵世勇,何平,周豪慎.  化学学报. 2014(04)
[2]中国能源环境中长期发展战略[J]. 林智钦.  中国软科学. 2013(12)
[3]二次锂空气电池研究的快速发展及其急需解决的关键科学问题[J]. 郭向欣,黄诗婷,赵宁,崔忠慧,范武刚,李驰麟,李泓.  无机材料学报. 2014(02)
[4]化学电源储能技术研究进展与发展趋势分析[J]. 刘肃力,孙洋洲,张敏吉,郭雪飞,王荣.  电源技术. 2013(08)
[5]非水系锂空气电池的正极材料和电解液研究进展[J]. 杨凤玉,张蕾蕾,徐吉静,刘清朝,赵敏寿,张新波.  无机化学学报. 2013(08)
[6]后锂电池时代新型电池的开发与展望[J]. 周豪慎,何平,王永刚,李德.  物理. 2012(02)
[7]中国新能源和可再生能源发展状况[J]. 朱俊生.  可再生能源. 2003(02)



本文编号：3327002