【摘要】：隨著當(dāng)今世界的不斷前進(jìn),各種新型資源不斷涌現(xiàn)。具有原料消耗少卻能產(chǎn)生巨大能量的電池能源受到眾人關(guān)注。本文主要研究離子液體的反應(yīng)機(jī)理及其在鋰空氣電池中的應(yīng)用,期望在根本上尋找一種離子液體以提高鋰空氣電池氧化還原反應(yīng)速率的電解液。從離子電導(dǎo)率、掃描電鏡、紅外光譜、功率及能量等特性對(duì)不同電解液電池性能進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用復(fù)合電解液碳酸酯類EC/DEC、[MOEMIM][PF_6]-EC/DEC、[EOEMIM][PF_6]-EC/DEC電解液,進(jìn)行測(cè)試分析。結(jié)果顯示[MOEMIm][PF_6]物質(zhì)的量濃度為0.8 mol L~(-1)和[EOEMIm][PF_6]物質(zhì)的量濃度為0.4 mol L~(-1)時(shí)電解液性能較好。使用復(fù)合電解液分別為Ⅳ號(hào)LITFSI-DMSO、Ⅴ號(hào)[MOEMIm][PF_6]-LITFSI的DMSO、Ⅵ號(hào)[EOEMIm][PF_6]-LITFSI-DMSO電解液。三種電解液組裝的鋰空電池在不同電流密度下首次放電容量結(jié)果顯示:Ⅴ號(hào)電解液和Ⅵ號(hào)電解液首次放電比容量均優(yōu)于Ⅳ號(hào)電解液,說(shuō)明離子液體對(duì)二甲基甲砜溶液中鋰離子的傳導(dǎo)有較好的促進(jìn)作用。當(dāng)電流密度小于等于0.13 mA cm~(-2)且大于0.025mA cm~(-2)時(shí),Ⅴ號(hào)電解液首次放電比容量均優(yōu)于Ⅵ號(hào)電解液,最大比容量為4631.4 mAh g~(-1),說(shuō)明Ⅴ號(hào)電解液甲基短鏈型咪唑離子液體與二甲基亞砜溶液協(xié)同作用,顯著提高了鋰空氣電池的比容量,表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能。
【圖文】：

便捷屬性的電池[4,5]。由于鋰空氣電池具有超越鋰離子電池 5-6 倍的到廣泛關(guān)注[6]。在科技日新月異的今天，各行各業(yè)更新與發(fā)展速度學(xué)技術(shù)成果提出了更高的要求，使從事在研究領(lǐng)域的人才學(xué)者對(duì)新的空間[7]。池被認(rèn)為是未來(lái)最有發(fā)展前景的儲(chǔ)能技術(shù)之一。雖然鋰空氣電池具應(yīng)用之前仍然存在許多挑戰(zhàn)[8]。以鋰空氣電池體系為例，不溶性過(guò)過(guò)程中電極表面鈍化和陰極孔隙堵塞，造成較低的往返能量效率和氧化還原反應(yīng)（ORR/OER）增加了反應(yīng)過(guò)程中過(guò)電位，導(dǎo)致電池具傳導(dǎo)速率[9]。適用于傳統(tǒng)鋰離子電池電解液中有機(jī)溶液碳酸鹽不能它們易分解的特點(diǎn)將導(dǎo)致放電性能急劇下降[10]。鋰空氣電池電解液具有不同的特點(diǎn)，其中使鋰空氣電池具備更高的循環(huán)以及更長(zhǎng)的放電時(shí)間是近年來(lái)鋰空氣電池研究問(wèn)題的焦點(diǎn)[11]。鋰空氣電池電解液對(duì)電池性能的影響，探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果性電解液非質(zhì)子型鋰空氣電池反應(yīng)機(jī)理，如下圖 1-1 所示[12]。

果不選擇一種良好的電解液溶劑，該離子鍵很難被還原和分解，并且該產(chǎn)壓高達(dá) 4.2 V。如果在放電期間產(chǎn)生副產(chǎn)品（如 Li2CO3），則充電電壓可高需要一種新型電解液來(lái)加速 ORR 和 OER 反應(yīng)，以減小充放電之間的電壓壓），即提高離子往返效率（放電與充電電壓之比）[14]。氣電池工作原理氣電池負(fù)極活性材料為導(dǎo)電良好且分子量最低的金屬鋰，正極電極材料為層，陰極反應(yīng)物為氧氣。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，以很輕的多孔碳為主，且氧氣可以從空氣環(huán)境中獲取作為原料而不是儲(chǔ)存電過(guò)程：負(fù)極的鋰原子失去電子后成為含有一個(gè)正電荷的鋰離子，鋰離子正極與氧氣以及外電路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的電子結(jié)合生成氧化鋰（Li2O）或過(guò)氧化，并沉積在正極活性物質(zhì)空隙中[16]。液種類主要可分成水系電解液、非水有機(jī)系電解液、凝膠電解液和固體電同電解液體系鋰空氣電池組成及工作過(guò)程，，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：渤海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM911.41;O646.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 蔡克迪;趙雪;仝鈺進(jìn);肖堯;高勇;王誠(chéng);;鋰氧電池關(guān)鍵技術(shù)研究[J];化學(xué)進(jìn)展;2015年12期

2 王蓁;黃玉代;;鋰離子電池電解質(zhì)LiPF_6及LiBF_4的性能對(duì)比研究[J];新疆有色金屬;2009年06期

本文編號(hào)：2602061