【摘要】：隨著當今世界的不斷前進,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機理及其在鋰空氣電池中的應用,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速率的電解液。從離子電導率、掃描電鏡、紅外光譜、功率及能量等特性對不同電解液電池性能進行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用復合電解液碳酸酯類EC/DEC、[MOEMIM][PF_6]-EC/DEC、[EOEMIM][PF_6]-EC/DEC電解液,進行測試分析。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)時電解液性能較好。使用復合電解液分別為Ⅳ號LITFSI-DMSO、Ⅴ號[MOEMIm][PF_6]-LITFSI的DMSO、Ⅵ號[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號電解液和Ⅵ號電解液首次放電比容量均優(yōu)于Ⅳ號電解液,說明離子液體對二甲基甲砜溶液中鋰離子的傳導有較好的促進作用。當電流密度小于等于0.13 mA cm~(-2)且大于0.025mA cm~(-2)時,Ⅴ號電解液首次放電比容量均優(yōu)于Ⅵ號電解液,最大比容量為4631.4 mAh g~(-1),說明Ⅴ號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)域的人才學者對新的空間[7]。池被認為是未來最有發(fā)展前景的儲能技術(shù)之一。雖然鋰空氣電池具應用之前仍然存在許多挑戰(zhàn)[8]。以鋰空氣電池體系為例，不溶性過過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（ORR/OER）增加了反應過程中過電位，導致電池具傳導速率[9]。適用于傳統(tǒng)鋰離子電池電解液中有機溶液碳酸鹽不能它們易分解的特點將導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，其中使鋰空氣電池具備更高的循環(huán)以及更長的放電時間是近年來鋰空氣電池研究問題的焦點[11]。鋰空氣電池電解液對電池性能的影響，探究實驗過程并對實驗結(jié)果性電解液非質(zhì)子型鋰空氣電池反應機理，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 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加速 ORR 和 OER 反應，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極活性材料為導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存電過程：負極的鋰原子失去電子后成為含有一個正電荷的鋰離子，鋰離子正極與氧氣以及外電路轉(zhuǎn)移過來的電子結(jié)合生成氧化鋰（Li2O）或過氧化，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程，，如圖 1-2 所示。
【學位授予單位】：渤海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM911.41;O646.1

【參考文獻】

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

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

本文編號：2602061