本文關(guān)鍵詞：鋰空氣電池空氣極材料的制備與充放電性能的研究

  更多相關(guān)文章： 鋰空氣電池 碳納米管 石墨烯 MnO_2 放電比容量 放電電流密度 催化劑

【摘要】：隨著化石能源的枯竭,新型能源的研究越來(lái)越受到人們的重視,在可充電電池中,鋰空氣電池由于其極高的比能量且環(huán)境友好更是備受關(guān)注。鋰空氣電池的能量密度是傳統(tǒng)鋰離子電池的5-10倍,理論比能量達(dá)到11140Wh/kg,能與汽油相媲美。在鋰空氣電池中,正極部分的反應(yīng)占有重要部分,對(duì)正極材料的要求是能擴(kuò)散氣體,能存儲(chǔ)放電產(chǎn)物,也能傳導(dǎo)電子。碳納米管、石墨烯由于其擁有大的比表面積,良好的氣體擴(kuò)散性,穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和優(yōu)良的導(dǎo)電性成為比較好的正極材料。本文將介紹碳納米管的分類、性質(zhì)以及石墨烯的性質(zhì)及應(yīng)用,并分析鋰空氣電池的原理以及碳納米管、石墨烯作為正極材料的優(yōu)越性。本文還將介紹碳納米管、石墨烯的表征方法,包括透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、拉曼光譜儀和能量色散X射線譜。本文將采用加入催化劑MnO2、Pd等與碳納米管制備復(fù)合材料作為空氣極封裝電池進(jìn)行測(cè)試,并與純碳納米管所封裝的電池進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)MnO2具有減小過(guò)電位的特性,Pd具有良好的改善電池循環(huán)性能的作用；分別采用熱還原氧化石墨烯和CVD方法制備石墨烯并封裝的電池進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)前者的放電比容量要大于后者；制備MnO2/Graphene/CNT復(fù)合材料在不同電流密度下進(jìn)行測(cè)試進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)電流密度越小,放電比容量就會(huì)越大。本課題的研究還存在著放電循環(huán)性能不佳,放電比容量不夠大等不足,本文將通過(guò)改善鋰空氣電池的測(cè)試裝置以及對(duì)正極材料加入催化劑等方法改善電池充放電性能,減小過(guò)電位,使得鋰空氣電池的性能進(jìn)一步提高。
【關(guān)鍵詞】：鋰空氣電池 碳納米管 石墨烯 MnO_2 放電比容量 放電電流密度 催化劑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM911.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-33
• 1.1 鋰空氣電池(Lithium-air battery)11-15
• 1.1.1 鋰空氣電池概述11
• 1.1.2 鋰空氣電池的分類11-15
• 1.1.2.1 水系鋰空氣電池11-12
• 1.1.2.2 有機(jī)系鋰空氣電池12-13
• 1.1.2.3 混合系鋰空氣電池13-14
• 1.1.2.4 固態(tài)系鋰空氣電池14-15
• 1.2 鋰空氣電池的研究進(jìn)展15-28
• 1.2.1 負(fù)極鋰16-18
• 1.2.2 電解液18-21
• 1.2.2.1 有機(jī)溶劑18-20
• 1.2.2.2 鋰鹽20-21
• 1.2.3 催化劑21-23
• 1.2.3.1 金屬氧化物及其復(fù)合材料21-22
• 1.2.3.2 貴金屬22
• 1.2.3.3 金屬酞菁22-23
• 1.2.4 空氣極23-27
• 1.2.4.1 碳納米管(Carbon Nanotube,CNT)23-25
• 1.2.4.2 石墨烯(Graphene)25-27
• 1.2.5 有機(jī)系鋰空氣電池面臨的挑戰(zhàn)27-28
• 1.3 本論文的研究?jī)?nèi)容28-30
• 參考文獻(xiàn)30-33
• 第二章 樣品的表征及測(cè)試方法與儀器33-42
• 2.1 表征方法33-37
• 2.1.1 拉曼光譜儀33-34
• 2.1.2 掃描電子顯微鏡34-35
• 2.1.3 透射電子顯微鏡35-36
• 2.1.4 能量色散X射線譜36-37
• 2.2 鋰空氣電池的封裝測(cè)試裝置37-39
• 2.2.1 鋰空氣電池的封裝37-38
• 2.2.2 鋰空氣電池的測(cè)試方法38
• 2.2.2.1 恒流充放電測(cè)試38
• 2.2.2.2 循環(huán)伏安法38
• 2.2.2.3 交流阻抗法38
• 2.2.3 鋰空氣電池的測(cè)試裝置38-39
• 2.3 本章小結(jié)39-41
• 參考文獻(xiàn)41-42
• 第三章 空氣電極材料的制備、表征及測(cè)試42-64
• 3.1 引言42
• 3.2 催化劑修飾空氣極并進(jìn)行電池測(cè)試42-52
• 3.2.1 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料42-48
• 3.2.1.1 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料的制備42-43
• 3.2.1.2 空氣極的制備43
• 3.2.1.3 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料的SEM43-44
• 3.2.1.4 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料的EDX44-45
• 3.2.1.5 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料的拉曼光譜45
• 3.2.1.6 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料的TEM45-46
• 3.2.1.7 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料恒流充放電測(cè)試46-47
• 3.2.1.8 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料的CV47-48
• 3.2.1.9 MnO_2修飾CNT復(fù)合材料的EIS48
• 3.2.2 Pd、MnO_2、CNT復(fù)合材料48-51
• 3.2.2.1 Pd、MnO_2、CNT復(fù)合材料的制備48-49
• 3.2.2.2 Pd、MnO_2、CNT復(fù)合材料的SEM49
• 3.2.2.3 Pd、MnO_2、CNT復(fù)合材料的EDX49-50
• 3.2.2.4 Pd、MnO_2、CNT復(fù)合材料恒流充放電測(cè)試50-51
• 3.2.2.5 Pd、MnO_2、CNT復(fù)合材料的CV51
• 3.2.3 小結(jié)51-52
• 3.3 石墨烯作為空氣極并進(jìn)行電池測(cè)試52-58
• 3.3.1 氧化石墨烯的制備52-53
• 3.3.2 熱還原制備石墨烯53-54
• 3.3.2.1 熱還原石墨烯的拉曼光譜53
• 3.3.2.2 熱還原石墨烯的SEM53-54
• 3.3.2.3 熱還原石墨烯的TEM54
• 3.3.3 CVD生長(zhǎng)石墨烯54-58
• 3.3.3.1 CVD生長(zhǎng)石墨烯步驟54-55
• 3.3.3.2 CVD生長(zhǎng)石墨烯的拉曼光譜55
• 3.3.3.3 CVD生長(zhǎng)石墨烯的SEM55-56
• 3.3.3.4 CVD生長(zhǎng)石墨烯與熱還原石墨烯恒流充放電測(cè)試56-57
• 3.3.3.5 CVD生長(zhǎng)石墨烯與熱還原石墨烯的CV57-58
• 3.3.3.6 CVD生長(zhǎng)石墨烯與熱還原石墨烯的EIS58
• 3.3.4 小結(jié)58
• 3.4 MnO_2/Graphene/CNT復(fù)合材料并進(jìn)行電池測(cè)試58-63
• 3.4.1 MnO_2/Graphene/CNT復(fù)合材料的制備58-59
• 3.4.2 MnO_2/Graphene/CNT復(fù)合材料的SEM59
• 3.4.3 MnO_2/Graphene/CNT復(fù)合材料的EDX59-60
• 3.4.4 MnO_2/Graphene/CNT復(fù)合材料的拉曼光譜60
• 3.4.5 MnO_2/Graphene/CNT復(fù)合材料的TEM60-61
• 3.4.6 MnO_2/Graphene/CNT復(fù)合材料恒流充放電測(cè)試61-62
• 3.4.7 小結(jié)62-63
• 參考文獻(xiàn)63-64
• 第四章 總結(jié)與展望64-65
• 碩士期間成果65-66
• 致謝66

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8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬(wàn)勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無(wú)機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：592587