鋰空氣電池具有超高比能量。有機體系鋰空氣電池陰極理想的可逆放電產(chǎn)物是Li2O2，但是由于電解液分解等原因，往往生成Li2CO3和烷基碳酸鋰等不可逆且絕緣的產(chǎn)物。本文重點研究在一定有機體系中具有雙效催化活性的鉑基催化劑。首先，以微波乙二醇法制備的Pt/C催化劑在EC/DEC/EMC和二甲基亞砜（DMSO）兩種有機電解液體系鋰空氣電池中測試，發(fā)現(xiàn)EC/DEC/EMC體系鋰空氣電池幾乎沒有充電容量。DMSO體系鋰空氣電池完全放電比容量為9298mAh/gC，充電比容量為1425.5mAh/gC，首次電壓效率（放電電壓與充電電壓之比）達78.1%。在DMSO有機體系下合成并優(yōu)化PtM/C（M=Pd，Ru，Au）催化劑。XC-72、Super P、Ketjen Black（KB）三種碳載體組裝的鋰空氣電池中KB性能最好。限容1000mAh/g下，KB循環(huán)50次容量幾乎不衰減，且放電平臺一直穩(wěn)定在2.75V左右。以KB為載體，對比PtPd、PtRu、PtAu三種Pt基合金對鋰空氣電池中催化劑性能的影響，研究表明Au對鋰空氣電池的循環(huán)穩(wěn)定性最有利。對比不同Pt、Au用量比例發(fā)現(xiàn)Au含量多對OER過程... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種鋰空氣結(jié)構(gòu)示意圖

所以溶劑的蒸發(fā)速度都比較快。圖 1-3種電解液的蒸發(fā)損失[35]。這些數(shù)據(jù)表明即使是甘醇二甲醚，在一年之中都會損失掉電解液總可以通過從外部添加得到補償，但會使成本變?nèi)谆酋；﹣啺罚╗CnC1im][Ntf2]，n=在 25℃下的飽和蒸汽壓范圍為 7.42 10-17bar 至醇二丁醚飽和蒸汽壓值為 3.48 10-5bar。因此，二丁醚電解液相比，1-烷基-3-甲基咪唑鎓雙（蒸發(fā)速度相當慢。

要想降低鋰空氣電池 ORR 和 OER 過程的極化過電位，提高電壓效率，必須要加入催化劑，以提高 ORR 及 OER 過程的速度。圖1-4 鋰空氣電池0.1 mA/cm2充放電曲線[73]鋰空氣電池中使用的催化劑需要滿足以下條件：對 ORR 及 OER 具有足夠高的催化活性；穩(wěn)定，不與電解液、活性物質(zhì)、充放電過程中間產(chǎn)物反應；不會發(fā)生巨大的體積變化；電導率大；放電電壓高，充電電壓低，二者盡可能接近，以得到高的循環(huán)效率。最近研究發(fā)現(xiàn)鋰空氣電池放電電壓基本不受催化劑的影響，但充電電壓與催化劑有很大的關系[74]，這種現(xiàn)象至今還沒能從理論上給以解釋。因此，需要對氧析出過程的機理進行深入研究。目前常用的催化劑主要有以下幾類：（1）多孔碳材料（包括炭黑、納米碳材料，功能碳材料，石墨烯）（2）過渡金屬及其氧化物（3）鈣鈦礦結(jié)構(gòu)催化劑（4）貴金屬催化劑（Au、Pt、Pd、Ag 等及其合金）有機體系鋰空氣電池基礎研究在近二十年中取得了很大的發(fā)展


本文編號：3403967