本文關(guān)鍵詞：碳化鉬納米晶的可控制備及其在鋰氧氣電池中電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口數(shù)量的增多,人類對化石能源的消耗不斷增加,化石能源作為典型的不可再生能源,早晚會枯竭,且其燃燒也會造成環(huán)境污染,導(dǎo)致環(huán)境問題日益加劇,目前,開發(fā)環(huán)境友好的新型能源是當(dāng)今科研工作者的研究重點。因此,研發(fā)環(huán)境友好的高性能的能源轉(zhuǎn)化與存儲設(shè)備變得尤為重要。鋰氧氣電池理論比能量為11400 Wh/kg,與汽油相當(dāng),成為極具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛢δ茉O(shè)備。近年來,非碳氧氣電極材料因其可以有效地避免碳材料常見的副反應(yīng)的發(fā)生,提高了鋰氧氣電池的電化學(xué)性能等優(yōu)勢,吸引了很多科研工作者的研究興趣。本論文首先采用簡單液相法制備納米片狀的M02C,大小為200-300nm。將其直接用作鋰氧氣電池非碳氧氣電極材料,以1 M LiClO4/DMSO為電解液組裝成鋰氧氣電池。在限制充放電比容量為300 mAh/g,電流密度為100 mA/g的條件下,電池的首次循環(huán)過電勢為0.62 V,明顯低于以傳統(tǒng)碳材料—-Super P作為氧氣電極組裝成電池的首次循環(huán)過電勢(1.33V)。然而電池的循環(huán)性能和倍率性能不盡如人意,這可能是因為材料自身納米片間堆疊過于緊密,不利于放電產(chǎn)物L(fēng)i202的存儲、02的擴散和電解液的充分浸潤。我們又通過模板法制備具有介孔結(jié)構(gòu)的M02C納米管,納米管的直徑約為300 nm,比表面積為193.4 m2/g,孔徑分布為3-30 nm。將其用作鋰氧氣電池非碳氧氣電極材料,以1 M LiClO4/DMSO為電解液組裝成鋰氧氣電池。在限制充放電比容量為500 mAh/g,電流密度為100 mA/g的條件下,電池首次循環(huán)電池過電勢為0.46 V,比用M02C納米片作為氧氣電極組裝成電池的首次循環(huán)過電勢低0.16 V。當(dāng)電流密度分別為100、200和300 mA/g時,電池均可穩(wěn)定循環(huán)30圈,表現(xiàn)了良好的循環(huán)性能和倍率性能�？梢�,與納米片狀M02C相比,納米管狀M02C電化學(xué)性能明顯的提高。這歸功于M02C納米管特殊的孔道結(jié)構(gòu),其有利于放電產(chǎn)物L(fēng)i202的存儲、電解液的充分浸潤以及02的擴散。
【關(guān)鍵詞】：鋰氧氣電池 非碳氧氣電極 碳化鉬納米管 介孔結(jié)構(gòu) 過電勢
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM911.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 引言8-23
• 1.1 鋰氧氣電池的研究背景8-9
• 1.2 鋰氧氣電池的工作原理9-11
• 1.3 鋰氧氣電池優(yōu)勢及其所面臨的挑戰(zhàn)11-12
• 1.3.1 鋰氧氣電池的優(yōu)勢11
• 1.3.2 鋰氧氣電池所面臨的挑戰(zhàn)11-12
• 1.4 鋰氧氣電池的研究進展12-21
• 1.4.1 氧氣電極12-17
• 1.4.2 電解液17-21
• 1.5 選題依據(jù)和研究內(nèi)容21-23
• 1.5.1 選題依據(jù)21-22
• 1.5.2 研究內(nèi)容22-23
• 第二章 實驗試劑,儀器與測試方法23-27
• 2.1 實驗試劑23
• 2.2 實驗儀器23-24
• 2.3 物化性能表征24-26
• 2.3.1 X-射線衍射技術(shù)分析法24
• 2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析法24-25
• 2.3.3 透射電子顯微鏡分析法25
• 2.3.4 X-射線光電子能譜分析法25
• 2.3.5 比表面積分析法25
• 2.3.6 熱重分析法25-26
• 2.4 電化學(xué)性能表征26-27
• 2.4.1 循環(huán)伏安測試分析法26
• 2.4.2 恒電流充放電測試26-27
• 第三章 碳化鉬納米片作為非碳氧氣電極性能研究27-33
• 3.1 引言27-28
• 3.2 實驗部分28-29
• 3.2.1 材料合成28
• 3.2.2 氧氣電極的制備及電池的組裝28-29
• 3.3 結(jié)果與討論29-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 碳化鉬納米管制備及其電化學(xué)性能的研究33-43
• 4.1 引言33
• 4.2 材料的合成33-34
• 4.2.1 材料合成33-34
• 4.2.2 氧氣電極的制備及電池的組裝34
• 4.3 結(jié)果與討論34-41
• 4.4 本章小結(jié)41-43
• 第五章 結(jié)論43-44
• 參考文獻(xiàn)44-51
• 致謝51-52
• 在學(xué)期間公開發(fā)表論文及著作情況52

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本文編號：1118871