立方相碳化钛在锂空电池中的电化学行为

来源期刊：材料工程2019年第2期

论文作者：秦振海 黄昊 吴爱民 陈明珠 杨影影 姚曼

文章页码：34 - 41

关键词：锂空电池;碳化钛纳米颗粒;氧还原反应;氧析出反应;过电势;

摘    要：采用直流电弧等离子体法在甲烷和氩气混合气氛下原位合成碳化钛（TiC）纳米颗粒。X射线衍射、透射电子显微镜等物理表征结果显示TiC纳米颗粒粒径约为40～90 nm的立方体结构。循环伏安（CV）测试表明,TiC纳米颗粒兼具高效的氧还原和氧析出双效催化活性,可有效弥补炭材料氧析出催化活性较弱的缺陷。恒流充放电测试结果表明,相对于普通炭材料（导电炭黑,Super-P）,TiC纳米颗粒催化剂可将锂空电池充电过电势降低280mV;在电流密度(i_sp)为50mA·g^-1时,首次放电比容量达1267mAh·g^-1;即使在较高的电流密度150mA·g^-1下,比容量仍保持在778mAh·g^-1,体现了良好的倍率性能。在电流密度为100mA·g^-1、限定比容量为500mAh·g^-1下,稳定循环10次。通过XRD、红外、扫描电镜表征可知,在TiC纳米颗粒的双效催化作用下,Li₂O₂的生成与分解具有良好的可逆性,有效避免了大量反应副产物积累的问题,进而提高锂空电池的电化学性能。