鋰空氣電池是一種清潔能源,能量密度高(11430 Wh·kg^-1)、環(huán)境友好,被認(rèn)為是可替代鋰離子電池成為下一代新的儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前,鋰空氣電池的研究已取得初步進(jìn)展,但距離商用化的目標(biāo)還有很多工作需要去做,有一些瓶頸問題急需解決,如開發(fā)穩(wěn)定的電解液、尋找合適的雙效催化劑等。電解液不穩(wěn)定、易分解的問題是由充電過程中過高的過電勢引起的,而雙效催化劑可以有效地降低充電過電勢,減少電解液的分解。本文合成立方結(jié)構(gòu)的TiN納米粒子,用作鋰空氣電池催化劑,來降低充放電過電勢,提高鋰空氣電池的容量與循環(huán)性能。TiN,催化活性類似于貴金屬Pt,電導(dǎo)率良好,化學(xué)穩(wěn)定性高,被廣泛應(yīng)用在電池領(lǐng)域作催化劑或者催化劑載體。此外,TiN還具備制備流程簡單,原料儲(chǔ)備豐富,花費(fèi)成本低等優(yōu)點(diǎn)。TiN納米粒子是由直流電弧設(shè)備在氫氣與氮?dú)饣旌蠚夥障轮苽涞?利用透射電鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）等設(shè)備表征樣品的微觀結(jié)構(gòu)與物相,結(jié)果表明TiN納米粒子為單晶、立方結(jié)構(gòu),晶粒尺寸分布范圍為30.00-70.00 nm,結(jié)晶度好,制備純度高。采用XPS對樣品表面元素以及成鍵狀態(tài)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在TiN表面除了T... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 鋰空氣電池簡介
    1.2 鋰空氣電池研究背景
    1.3 鋰空氣電池面臨的關(guān)鍵性問題
    1.4 空氣正極催化劑研究進(jìn)展
        1.4.1 碳材料
        1.4.2 貴金屬及其化合物
        1.4.3 過渡金屬及其化合物
        1.4.4 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)
    1.5 電解質(zhì)研究進(jìn)展
        1.5.1 鋰鹽
        1.5.2 溶劑
        1.5.3 添加劑
    1.6 金屬負(fù)極研究進(jìn)展
    1.7 過氧化鋰形貌研究
    1.8 研究思路以及研究內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
    2.1 實(shí)驗(yàn)原材料及設(shè)備
    2.2 納米粒子的制備設(shè)備及流程
    2.3 材料表征方法及電化學(xué)測試手段
        2.3.1 X射線衍射技術(shù)(XRD)
        2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.3 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.4 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.5 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
        2.3.6 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.3.7 恒流充放電測試
        2.3.8 線性掃描伏安法測試(RDE)
    2.4 鋰空氣電池空氣正極制備與電池組裝
        2.4.1 空氣正極制備
        2.4.2 鋰空氣電池組裝
    2.5 放電產(chǎn)物檢測
3 TiN納米粒子作鋰空氣電池正極催化劑的電化學(xué)行為
    3.1 TiN納米粒子的制備
    3.2 TiN納米粒子的物理表征
    3.3 TiN納米粒子催化活性測試
    3.4 TiN電極的電化學(xué)性能測試
    3.5 TiN納米粒子的催化機(jī)理分析
    3.6 充放電后電極產(chǎn)物表征與檢測
4 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于有機(jī)電解液的鋰空氣電池研究進(jìn)展[J]. 蔣頡,劉曉飛,趙世勇,何平,周豪慎.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(04)
[2]中國能源環(huán)境中長期發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 林智欽.  中國軟科學(xué). 2013(12)
[3]二次鋰空氣電池研究的快速發(fā)展及其急需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題[J]. 郭向欣,黃詩婷,趙寧,崔忠慧,范武剛,李馳麟,李泓.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2014(02)
[4]化學(xué)電源儲(chǔ)能技術(shù)研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢分析[J]. 劉肅力,孫洋洲,張敏吉,郭雪飛,王榮.  電源技術(shù). 2013(08)
[5]非水系鋰空氣電池的正極材料和電解液研究進(jìn)展[J]. 楊鳳玉,張蕾蕾,徐吉靜,劉清朝,趙敏壽,張新波.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(08)
[6]后鋰電池時(shí)代新型電池的開發(fā)與展望[J]. 周豪慎,何平,王永剛,李德.  物理. 2012(02)
[7]中國新能源和可再生能源發(fā)展?fàn)顩r[J]. 朱俊生.  可再生能源. 2003(02)



本文編號：3327002