本文關(guān)鍵詞：鈦基自支撐電極在電化學(xué)儲(chǔ)能器件中的研究

  更多相關(guān)文章： RuOx/TiN 納米管陣列 TiO_2納米管陣列 鋰空氣電池正極 可充鎂電池

【摘要】：傳統(tǒng)化石能源的稀缺以及嚴(yán)重的環(huán)境污染使得國(guó)家大力推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)和普及,而電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)對(duì)化學(xué)電源的研究提出了更高的要求。因此發(fā)展具有高比能量的新型儲(chǔ)能電池成為研究的重點(diǎn)。本論文主要是從過(guò)渡金屬Ti出發(fā),對(duì)其氮化物、氧化物作為儲(chǔ)能電池正極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行探索。通過(guò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及與其他材料的復(fù)合等方法來(lái)提高其電子導(dǎo)電性、催化活性等,從而達(dá)到提高電池能量密度以及循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的目的。主要包括以下內(nèi)容:1.經(jīng)過(guò)陽(yáng)極腐蝕、氨氣高溫處理這兩步反應(yīng)過(guò)程,直接在Ti網(wǎng)表面制成TiN納米管陣列(TiN NTA),隨后使用循環(huán)伏安法在TiN NTA內(nèi)壁上電沉積RuOx,制備了一種同軸RuOx/TiN NTA自支撐鋰空氣電池正極催化劑。該材料具有良好納米孔道結(jié)構(gòu),因其獨(dú)特的自支撐TiN納米管陣列結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的電子導(dǎo)電性。同時(shí),RuOx的加入優(yōu)化了材料的催化活性,有利于催化Li2O_2的分解,從而降低了電池的充放電極化,有利于電池的穩(wěn)定循環(huán)。此外,由于是非碳材料自支撐電極,避免了碳材料與放電產(chǎn)物之間的副反應(yīng),也不存在粘結(jié)劑對(duì)電池的影響,因此,RuOx/TiN NTA自支撐材料是作為鋰空氣電池正極材料擁有廣泛的發(fā)展空間。2.通過(guò)陽(yáng)極氧化方法直接在Ti網(wǎng)表面制備TiO_2納米管陣列(TiO_2 NTA),之后在空氣中,以450℃的溫度對(duì)制備的TiO_2 NTA進(jìn)行高溫處理,將其制備成銳鈦礦型,將其作為電極材料應(yīng)用于可充鎂電池中,其中,使用混合了硼氫化鋰/硼氫化鎂兩種鹽的四乙二醇二甲醚溶液做為電解液,通過(guò)在純鎂鹽的有機(jī)電解液中添加鋰鹽來(lái)優(yōu)化電池體系,以此提高電池的比容量以及倍率性能。該電池的測(cè)試結(jié)果證明,基于這種TiO_2 NTA材料的電池在鋰離子、鎂離子混合電解液的作用下,具有較高的比容量,同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能。
【關(guān)鍵詞】：RuOx/TiN 納米管陣列 TiO_2納米管陣列 鋰空氣電池正極 可充鎂電池
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O646.54
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 前言8-35
• 1.1 引言8-9
• 1.2 鋰空氣電池概述9-21
• 1.2.1 鋰空氣電池簡(jiǎn)介9-13
• 1.2.2 鋰空氣電池存在的問(wèn)題13-17
• 1.2.3 鋰空氣電池空氣電極的構(gòu)筑17-21
• 1.3 鎂電池概述21-29
• 1.3.1 鎂電池簡(jiǎn)介21-23
• 1.3.2 鎂電池存在的問(wèn)題及研究現(xiàn)狀23-29
• 1.4 鈦基材料在電化學(xué)儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用29-33
• 1.4.1 氮化鈦在電化學(xué)儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用29-32
• 1.4.2 二氧化鈦在電化學(xué)儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用32-33
• 1.5 本論文選題意義及主要研究?jī)?nèi)容33-35
• 2 同軸Ru O_x/TiN納米管陣列作為有機(jī)系鋰空氣電池正極的研究35-50
• 2.1 引言35-36
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分36-39
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器設(shè)備36-37
• 2.2.2 TiN納米管陣列的制備37-38
• 2.2.3 同軸RuO_x/TiN納米管陣列的制備38
• 2.2.4 對(duì)照實(shí)驗(yàn)電極材料的制備38
• 2.2.5 結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試38-39
• 2.2.6 鋰空氣電池組裝及測(cè)試39
• 2.3 結(jié)果與討論39-49
• 2.3.1 RuO_x/TiN納米管陣列材料的理化性質(zhì)39-42
• 2.3.2 基于RuO_x/TiN NTA電極的鋰空氣電池的充放電性能測(cè)試42-46
• 2.3.3 基于RuO_x/TiN NTA電極的鋰空氣電池的放電產(chǎn)物表征46-49
• 2.4 本章小結(jié)49-50
• 3 TiO_2納米管陣列作為鋰鎂混合電解質(zhì)體系鎂電池正極的研究50-60
• 3.1 引言50-51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分51-53
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器設(shè)備51-52
• 3.2.2 TiO_2納米管陣列的制備52
• 3.2.3 對(duì)照實(shí)驗(yàn)電極材料的制備52
• 3.2.4 結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試52
• 3.2.5 鎂電池組裝及測(cè)試52-53
• 3.3 結(jié)果與討論53-59
• 3.3.1 TiO_2納米管陣列的理化性質(zhì)53-54
• 3.3.2 基于TiO_2納米管陣列電極的鎂電池的充放電性能測(cè)試54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄76-77

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本文編號(hào)：926947