發(fā)布時間：2017-08-19 14:37

  本文關鍵詞：有機體系鋰空氣電池雙功能氧電極的研究

  更多相關文章： 鋰-氧氣電池 鈣鈦礦型氧化物 氧電極催化劑 氧還原反應 氧析出反應

【摘要】：鋰-空氣電池具有超高的理論比容量(3860 mAh g-1)和理論比能量(11400 Wh kg-1),是一種環(huán)境友好的新型電池。若該系統(tǒng)能研制成功,將有希望取代汽油作為動力汽車的能量裝置。近年來,科研人員雖然已經(jīng)取得一些初步研究成果,但是對于可充電鋰-空氣電池的研究仍然處于初級階段。影響鋰-空氣電池實用化的最關鍵因素為陰極反應的動力學缺陷,因此需要尋找一種合適的催化劑來提高陰極的反應動力學速率。本論文主要集中在空氣電極的制備及氧還原/氧析出雙效催化劑的基礎研究,論文的主要內(nèi)容如下：制備了Ba0.9Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ (BCFN9721)鈣鈦礦型氧化物作為氧還原(ORR)和氧析出(OER)的雙功能電催化劑。一系列不同組分KB和BCFN9721組成氧電極的鋰-氧氣電池中,含有80%科琴黑(KB)和20%BCFN9721組成氧電極的鋰-氧氣電池具有最高的放電平臺為2.63V。KB中增加20%的BCFN9721可以有效地減少極化,特別是OER。鋰-氧氣電池使用BCFN9721鈣鈦礦型氧化物作為電催化劑,在限制容量為1000 mAh g-1 electrode的條件下可以穩(wěn)定充放電循環(huán)24次。BCFN9721催化劑可以顯著減小充電極化,因此可以緩解由于碳的腐蝕和電解液的分解而形成的副產(chǎn)物。制備了三維大孔MnO2和LaNiO3-δ,并分別使用這兩種材料作為鋰-氧氣電池氧電極催化劑,對電池的電化學性能進行了測試。對于使用三維大孔MnO2作為氧電極催化劑組成的電池,其首次放電比容量高達3000 mAh g-1 electrode以上。在等容量測試過程中,該電池可以穩(wěn)定循環(huán)十次,表明使用三維大孔MnO2催化劑應用于鋰-氧氣電池,促進了氧還原和氧析出反應的進行。對于使用三維大孔LaNiO3-δ作為氧電極催化劑組成的電池,電池的首次放電比容量為2600 mAh g-1 electrode左右。在等容量測試過程中,電池可以穩(wěn)定循環(huán)九次,說明該催化劑可以在一定程度上促進電池氧還原和氧析出反應的進行。
【關鍵詞】：鋰-氧氣電池 鈣鈦礦型氧化物 氧電極催化劑 氧還原反應 氧析出反應
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646.54;TM911.41
【目錄】：

• 學位論女的主要創(chuàng)新點3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-27
• 1.1 前言9
• 1.2 電動汽車動力電池實際應用的重要標準9-12
• 1.3 鋰-空氣電池的分類12-14
• 1.4 有機體系鋰-空氣電池的研究進展14-24
• 1.4.1 空氣陰極16-20
• 1.4.1.1 電極結(jié)構16-17
• 1.4.1.2 催化劑17-20
• 1.4.2 電解液20-21
• 1.4.3 金屬鋰陽極21-24
• 1.4.3.1 退化21-23
• 1.4.3.2 表面改性23-24
• 1.5 本論文選題依據(jù)和研究內(nèi)容24-27
• 第二章 Ba_(0.9)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)鈣鈦礦型氧化物的制備及其電化學性能研究27-45
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實驗部分28-31
• 2.2.1 試驗中所用的主要儀器28-29
• 2.2.2 試驗中所用的主要試劑29
• 2.2.3 BCFN9721粉體和氧電極的制備29-30
• 2.2.3.1 BCFN9721粉體的制備29
• 2.2.3.2 氧電極的制備29-30
• 2.2.4 鋰-氧氣電池的組裝及評價30
• 2.2.5 物理化學表征30-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-42
• 2.3.1 催化劑的物理化學表征31-32
• 2.3.2 電化學評價32-42
• 2.4 本章小結(jié)42-45
• 第三章 三維大孔材料的制備及其電化學性能研究45-65
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實驗部分46-50
• 3.2.1 試驗中所用的主要儀器46-47
• 3.2.2 試驗中所用的主要試劑47-48
• 3.2.3 聚苯乙烯(PS)膠體晶體的制備48
• 3.2.3.1 聚苯乙烯(PS)膠體微球的合成48
• 3.2.3.2 聚苯乙烯(PS)膠體晶體的組裝48
• 3.2.4 前驅(qū)體溶液的配置48-49
• 3.2.5 模板的填充49
• 3.2.6 模板的去除49
• 3.2.7 氧電極的制備49
• 3.2.8 鋰-氧氣電池的組裝及評價49-50
• 3.3 結(jié)果與討論50-54
• 3.3.1 溶劑用量對聚苯乙烯微球粒徑及單分散性的影響50-51
• 3.3.2 聚苯乙烯膠體晶體模板的SEM表征及TG分析51-53
• 3.3.3 不同材料的三維大孔形貌分析圖53-54
• 3.4 電化學分析54-63
• 3.4.1 三維大孔MnO_2氧電極的電化學分析54-59
• 3.4.2 三維大孔LaNiO_(3-δ)氧電極的電化學分析59-63
• 3.5 本章小結(jié)63-65
• 第四章 結(jié)論與展望65-67
• 4.1 結(jié)論65-66
• 4.2 展望66-67
• 參考文獻67-79
• 學術發(fā)表79-81
• 致謝81

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本文編號：701287