發(fā)布時間：2025-05-13 02:45

　　隨著環(huán)境污染的日益加劇和化石燃料的逐步耗盡,對于可再生能源的利用已經(jīng)是未來社會發(fā)展的大勢所趨。這一背景下,人們對于具有更高比能量、更長循環(huán)壽命的新型綠色儲能裝置的需求也越來越迫切。作為一種目前最為常見的電能儲存裝置,現(xiàn)有鋰離子電池體系將無法滿足未來許多應用場景下(例如長續(xù)航里程電動汽車、無人機和智能電網(wǎng)等)的儲能需求。近年來,一種新型電池體系一-鋰-空氣電池吸引了研究人員的注意。不同于目前鋰離子電池的基于鋰離子嵌入脫出電極材料的電極反應,鋰-空氣電池通過放電產(chǎn)物過氧化鋰在正極上的可逆沉積與分解來實現(xiàn)能量的釋放和儲存。理論上,鋰-空氣電池具有3582 Wh·kg-1的比能量,遠遠超過現(xiàn)有電池體系。并且作為鋰-空氣電池放電過程中電極活性材料的02可以直接從空氣中獲取,避免了制造過程中過渡金屬元素(鎳、鈷、錳等)的使用。這一特性使得鋰-空氣電池在具有更高比能量的同時兼具結構簡單和綠色環(huán)保的優(yōu)勢。當然,作為一種新型電池體系,鋰-空氣電池的發(fā)展還存在著許多問題和挑戰(zhàn)。其中最為嚴峻的問題之一就是在電池的運行過程中放電產(chǎn)物過氧化鋰會和空氣中的二氧化碳和水反應生成副產(chǎn)物Li2CO3和LiOH。這兩種副產(chǎn)...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１鋰－空氣電池和現(xiàn)有商用電池體系比能量對比??

圖１．２?（ａ）有機電解液鋰氧氣電池和（ｂ）水系電解液鋰氧氣電池示意圖［１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?（ａ）?ｎｏｎ－ａｑｕｅｏｕｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ａｑｕｅｏｕｓ?Ｌｉ－〇２??

圖１．３ＲＵ－ＧＡ材料示意圖及其電化學性能

很多貴金屬材料易于吸附反應物并具有高催化活性，因此被廣泛應用于鋰－??空氣電池的正極材料改性研究中。例如，周豪慎課題組［１５，１６］報道了將Ｒｕ作為??鋰－空氣電池正極催化劑材料的研究工作。如圖１．３ａ？ｃ所示，他們制備了由納米??５??

圖１．４氧化還原電子對作為電解液添加劑在鋰－空氣電池充電過程中作用機理??

引起了人們的關注［６３－６７］。這類氧化還原電子對催化劑主要指的是可以與Ｌｉ２０２??發(fā)生化學反應將其氧化的可溶性分子�？紤]到Ｌｉ２０２不可溶，使用這種催化劑可??以另一個角度解決反應物和催化劑不可擴散的問題。如圖１．４所示，在ＯＥＲ過??程中，ＲＭ分子首先在電極上失電子形成ＲＭ....

本文編號：4045618