鈦納米線陣列和多孔鈦的制備及其在Li-O2電池中的性能研究.pdf

1、鋰空氣電池的理論比容量很大，但由于受到正極材料的限制，實際容量與理論值相差較多，并且循環(huán)壽命短、倍率性能差。目前研究的正極材料中，碳材料容易分解，穩(wěn)定性差；貴金屬穩(wěn)定并且催化活性高，但其成本太高，實用價值低；金屬氧化物的成本雖然很低，但它的導(dǎo)電性較差，嚴重制約電池的倍率性能。因此，研究一種同時兼顧成本和性能的正極材料有著重要的意義。
　　本文以泡沫鈦為原料制備出了鈦納米線陣列和多孔鈦兩種鋰空氣電池的正極載體。通過對材料的表征，考察

2、了它們的形成機理，并對其在鋰空氣電池中的電化學(xué)性能進行了研究。鈦納米線陣列的制備采用的是溫和的濕法刻蝕方法。將泡沫鈦浸泡于濃度為1.25 wt％的HF溶液中進行刻蝕，刻蝕時間決定了納米線的形貌。通過對比不同刻蝕時間下泡沫鈦的SEM圖，確定了鈦納米線陣列的最佳刻蝕時間為700 s。鈦納米線陣列比表面積大，在鋰空氣電池中表現(xiàn)出很好的電化學(xué)性能，在5 Ag-1的電流密度下充放電循環(huán)650余次，而不發(fā)生容量的衰減，同時還保持了穩(wěn)定的充放電平臺；

3、循環(huán)后的鈦納米陣列保持了原有的結(jié)構(gòu)形貌，穩(wěn)定性能好。限壓條件下的首次充放電比容量為5000 mAhg-1，相比原始泡沫鈦（1000 mAhg-1）有很大的改善。多孔鈦的制備采用的是熔融鎂刻蝕法。確立了多孔鈦最佳制備工藝：在Ar氣氛下，泡沫鈦埋沒于鎂粉中，650℃的高溫下熱處理3h，最后用HCl溶液洗滌處理。多孔鈦是一種具有微米級別孔道的金屬載體，在鋰空氣電池中表現(xiàn)出很好的容量性質(zhì)。在1 Ag-1的電流密度下，首次充放電比容量達到1600