為了解決能源短缺問題,人們開始尋求可再生的新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石燃料。在過去的三十年里,鋰空氣電池因其具有很高的理論比能量(11140WhKg-1)而引起科研工作者廣泛的關(guān)注。然而,鋰空氣電池還面臨著庫倫效率低、倍率性能差、循環(huán)性能不理想等問題,并且氧還原反應(yīng)(ORR)和氧析出反應(yīng)(OER)的動力學(xué)緩慢會使其過電勢過高,進(jìn)而影響比容量和循環(huán)壽命。因此,需要研究高效的雙功能催化劑來解決鋰空氣電池存在的問題。本文制備了以石墨烯作為碳載體,La0.5Sr0.5CoO3-δ(LSCO)及其改性為催化劑的空氣電極,研究了 LSCO及其改性對空氣電極電化學(xué)性能的影響,并探究了鋰空氣電池的反應(yīng)機(jī)理。本論文采用改進(jìn)的Hummers合成了氧化石墨(GO),微波剝離法制備了微波膨脹石墨烯(MEGO)。采用XRD、Raman和SEM等手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,結(jié)果表明:GO經(jīng)過微波處理后被還原成褶皺狀的MEGO納米片層。電化學(xué)測試結(jié)果表明:電壓范圍為2.0-4.5 V,電流密度為200 mAg-1時,純MEGO電極的放電比容量為20793 mAhg-1,庫倫效率為75%,過電勢是1.66V。當(dāng)電流密度為200mAg-...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰空氣電池的簡介
        1.2.1 鋰空氣電池的概述
        1.2.2 鋰空氣電池的分類
    1.3 鋰空氣電池陰極催化劑的研究
        1.3.1 碳載體兼催化劑
        1.3.2 金屬氧化物
        1.3.3 鈣鈦礦型復(fù)合氧化物
    1.4 鈣鈦礦型氧化物催化劑的研究進(jìn)展
        1.4.1 鈣鈦礦型氧化物的結(jié)構(gòu)
        1.4.2 鈣鈦礦型氧化物的制備方法
        1.4.3 鈣鈦礦型氧化物的催化機(jī)理
    1.5 本論文的研究目的和內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)與測試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 材料的主要表征方法
        2.3.1 綜合熱重分析(TGA/TG)
        2.3.2 X-射線粉末衍射(XRD)
        2.3.3 拉曼光譜(Raman)
        2.3.4 掃描電子顯微鏡(SEM)
    2.4 電化學(xué)性能測試方法
        2.4.1 恒電流充電/放電
        2.4.2 循環(huán)伏安測試
        2.4.3 交流阻抗測試
    2.5 鋰空氣電池的組裝方法
        2.5.1 空氣電極的制備
        2.5.2 鋰空氣電池的組裝
第三章 石墨烯與La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ催化劑的制備及電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 MEGO的制備及物理表征
        3.2.1 氧化石墨(GO)的制備
        3.2.2 MEGO的制備
        3.2.3 MEGO的物理表征及結(jié)構(gòu)分析
    3.3 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ的制備及表征
        3.3.1 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ的制備
        3.3.2 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ的物理表征及結(jié)構(gòu)分析
    3.4 鋰空氣電池電化學(xué)性能研究
        3.4.1 循環(huán)伏安法分析
        3.4.2 恒流充放電曲線分析
        3.4.3 倍率性能測試
        3.4.4 循環(huán)性能測試
        3.4.5 電化學(xué)阻抗分析
    3.5 鋰空氣電池機(jī)理研究
    3.6 本章小結(jié)
第四章 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ催化劑的改性及電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 La_0.5Sr_0.5Co_0.9X_0.1O_3-δ(X=Fe/Ni)的制備及表征
        4.2.1 La_0.5Sr_0.5Co_0.9X_0.1O_3-δ(X=Fe/Ni)的制備
        4.2.2 La_0.5Sr_0.5Co_0.9X_0.1O_3-δ的物理表征
    4.3 鋰空氣電池電化學(xué)性能研究
        4.3.1 循環(huán)伏安法分析
        4.3.2 恒流充放電曲線分析
        4.3.3 倍率性能測試
        4.3.4 循環(huán)性能測試
        4.3.5 電化學(xué)阻抗分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3828409