本文關(guān)鍵詞：金屬—空氣電池陰極催化劑制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京理工大學(xué)》 2015年

金屬—空氣電池陰極催化劑制備及性能研究

張小雪  

【摘要】：隨著化石能源消耗帶來的能源危機(jī)和環(huán)境問題日漸緊迫，如何處理這樣的危機(jī)和問題成為當(dāng)前的熱門課題。電池作為一種能量?jī)?chǔ)存和輸出裝置，具有重要的研究意義。其中，金屬-空氣電池燃燒值能夠比擬化石燃料，近些年來得到了極大重視。在金屬-空氣電池中，空氣電極（即陰極）是氧氣還原和氧氣析出的中樞，因此它成為制約金屬-空氣電池性能的關(guān)鍵因素。尋找合適的陰極催化劑，能有效改善金屬-空氣電池的充放電性能和可逆性，從而提高電池的陰極性能。 論文主要研究氧氣反應(yīng)的催化劑，實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)部分： 首先，制備了含有大量金屬填充的碳納米管，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步改良的化學(xué)沉積方法，合成出具有特殊構(gòu)造的碳納米管。該碳納米管不僅能提高原有碳納米管的導(dǎo)電性能，，還能在氧氣還原過程中賦予其較高的電催化性能，并且可保留所包填原始金屬的磁性，對(duì)金屬具有強(qiáng)力的保護(hù)作用。 其次，探究了Mullite結(jié)構(gòu)的SmMn2O5作為新型氧還原催化劑在鎂空氣電池中的應(yīng)用。在堿性和中性條件下，SmMn2O5能夠催化四電子的氧氣還原反應(yīng)過程，可用于中性無機(jī)電解液的鎂空氣電池中。將該材料組裝成型，電池的開路電壓大約為1.4V，兩組電池能夠使一個(gè)額定電壓為2.5V~2.8V，額定功率為0.05W的LED燈泡發(fā)光。 最后，研究了La2O3@CMSs作為氧氣反應(yīng)雙功能催化劑的性能。在1.0M的KOH溶液中，該雙功能催化劑可以同時(shí)催化氧氣還原和氧氣析出反應(yīng)，且催化氧氣反應(yīng)的電化學(xué)窗口僅為0.80V，催化氧氣還原和氧氣析出反應(yīng)的質(zhì)量電流密度分別達(dá)到78.3A/g和831.5A/g，良好的性能使經(jīng)濟(jì)成本大大減小。將該材料組裝成有機(jī)體系的鋰空氣電池，充放電過電位分別為1.01V和0.18V，在限容充放電測(cè)試中，當(dāng)限容量為1000mAg/h時(shí)，該鋰空氣電池可循環(huán)工作50次。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM911.41;O643.36
【目錄】：

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