近年來,環(huán)境污染和能源危機(jī)日益加劇,使得人類越來越重視綠色能源的研發(fā),將使用綠色能源的電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃料汽車能夠大大減少環(huán)境污染、緩解能源危機(jī)。然而目前常規(guī)的電源體系,如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等都很難支持電動汽車的遠(yuǎn)距離行駛,因此有著較高理論比能量的鋰氧電池被認(rèn)為是適用于新一代電動汽車的電源體系。不過在研究中發(fā)現(xiàn)鋰氧電池仍然存在諸多阻礙其商業(yè)化進(jìn)程的問題,如非水電解液體系中放電產(chǎn)物堆積在空氣電極中堵塞氧氣擴(kuò)散通道導(dǎo)致放電終止、充電過程中需要分解具有很強(qiáng)離子鍵的放電產(chǎn)物致使電池循環(huán)效率偏低等。因此尋找有效的氧還原（ORR）和氧析出（OER）催化劑加速電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、促進(jìn)空氣電極的穩(wěn)定性對于鋰氧電池的實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過溶劑熱的方法制備了錳基金屬有機(jī)框架材料（Mn-MOFs）、鈷基金屬有機(jī)框架材料（Co-MOFs）、錳鈷復(fù)合基金屬有機(jī)框架材料（Mn/Co-MOFs）及錳鎳復(fù)合基金屬有機(jī)框架材料（Mn/Ni-MOFs）,分析以上材料作為催化劑對鋰氧電池電化學(xué)性能的影響。錳基金屬有機(jī)框架材料（Mn-MOFs）,選擇乙酸錳和對苯二甲酸兩種配體,在摩爾比為1.2:... 

【文章來源】：渤海大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

充電電池的理論容量與實(shí)際容量對比圖

金屬有機(jī)框架材料作鋰氧電池正極催化劑及其電化學(xué)性能分析2此外放電速率低、循環(huán)次數(shù)少、鋰陽極易于氧化、陰極放電產(chǎn)物堵塞氧氣運(yùn)輸通道等問題都限制了鋰氧電池的實(shí)際應(yīng)用。解決以上問題的常用策略是設(shè)計(jì)一款高效的催化劑材料。性能優(yōu)異的催化劑可以降低電荷的超電勢、加快電池反應(yīng)速度、減少電解質(zhì)和陰極材料的分解，從而提高鋰氧電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性[3]�，F(xiàn)階段，用于鋰氧電池的催化劑大多為金屬氧化物、貴金屬等材料或僅僅對其進(jìn)行復(fù)合改性，制備出復(fù)合型催化劑材料，這使得在鋰氧電池催化劑研究方面，一直以來都缺少新型、具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)的催化劑，所以尋找一種新穎高效的催化劑對提升鋰氧電池的性能具有重要意義。金屬有機(jī)框架材料（MOFs）是一種具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)的新型催化劑材料，本論文制備了多種金屬有機(jī)框架材料（MOFs）作為鋰氧電池催化劑，通過物理表征探究催化劑材料的結(jié)構(gòu)形貌后裝配電池進(jìn)行電化學(xué)測試，分析其對鋰氧電池電化學(xué)性能的影響。1.2鋰氧電池工作原理當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)的鋰氧電池化學(xué)體系結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，根據(jù)電解質(zhì)的種類可分為水系、非水系、混合體系和全固態(tài)鋰氧電池四大類。圖1.2全球范圍內(nèi)有四種鋰氧電池化學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖Figure1.2Fourtypesoflithium-oxygenbatterychemicalarchitecturesworldwide.

渤海大學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1.4電池的充放電電壓曲線Figure1.4Batterychargeanddischargevoltagecurve.Park[6]等人使用簡單的“一鍋法”將氮摻雜碳納米管（NCNT）摻入到鈣鈦礦La0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3納米粒子（LSCF）中制備出高級雙功能催化劑(op-LN-NPs），過程如圖1.5所示。通過對電池的測試證實(shí)：op-LN催化劑中LSCF-NP與NCNT表現(xiàn)出良好的協(xié)同作用，對氧還原（ORR）反應(yīng)和氧析出（OER）反應(yīng)均具有出色的催化性能。op-LN在以上反應(yīng)中表現(xiàn)出了與Pt/C和Ir/C相當(dāng)?shù)男阅�，這證明了其具有作為商業(yè)可行雙功能催化劑的潛力。此外，通過在鋰氧電池中測試op-LN所得到的結(jié)果證明，與LSCF-NP和NCNT相比，使用op-LN催化劑的鋰氧電池的充電/放電性能得到了改善和互補(bǔ)，該結(jié)果證實(shí)了簡單制備的op-LN可以成為用于可充電金屬氧氣電池的高效雙功能催化劑。圖1.5op-LN的簡便一鍋法合成示意圖Figure1.5Simpleone-potsynthesisofop-LNMoni[7]等人制備了菊花狀的NiCo2O4-氮摻雜氧化石墨烯復(fù)合材料用作水性鋅空氣和非水性鋰氧電池的雙功能陰極電催化劑，如圖1.6所示


本文編號：2980360