發(fā)布時(shí)間：2021-02-05 23:35

　　經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究,鋰空氣電池的研究已經(jīng)取得巨大進(jìn)步,但仍存在一些難以攻克的問(wèn)題成為鋰空氣電池發(fā)展路上的絆腳石。其中,空氣陰極性能不佳,ORR和OER催化活性低,導(dǎo)致電池能量轉(zhuǎn)換率低,循環(huán)性能差,壽命衰減嚴(yán)重。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)具有多孔結(jié)構(gòu)陰極可以有效地提高比表面積,增加催化反應(yīng)活性位點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,向多孔陰極中引入電催化劑可以進(jìn)一步提高電極催化活性,極大地提升電池性能。由于碳基材料獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),使之廣泛地應(yīng)用于鋰空氣電池中。天然生物高分子聚合物廣泛地存在于地球表面,具有價(jià)格低廉、產(chǎn)量高等特點(diǎn),是合成碳基材料理想的前驅(qū)體。海藻酸鈉作為一種常見(jiàn)的天然高分子聚合物,可與多種金屬離子進(jìn)行離子螯合形成海藻酸鹽凝膠。以之為前驅(qū)體在高溫碳化過(guò)程中含氧基團(tuán)熱分解形成二氧化碳和水并產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu),進(jìn)而形成含金屬納米結(jié)構(gòu)的金屬/碳復(fù)合多孔材料。本文將通過(guò)一種新型的方法合成無(wú)定形多孔碳基負(fù)載過(guò)渡金屬催化劑的鋰空氣電池陰極催化劑材料,對(duì)其結(jié)構(gòu),組成進(jìn)行詳細(xì)的分析,并在此基礎(chǔ)上深入研究它的電化學(xué)性能。本文的工作包括:章節(jié)一:簡(jiǎn)單綜述鋰空氣電池領(lǐng)域的背景,介紹鋰空氣電池的發(fā)展歷程及其分類(lèi),詳細(xì)介紹了非水系鋰空氣... 

【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型金屬-空氣電池電池配置

第 1 章 緒論因此尋找合適的溶劑作為鋰空氣電池的電解液成為了后續(xù)研究工作的重點(diǎn)。比較典型的有：Peter G.Bruce 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)乙醚不適合作為鋰空氣電池電解質(zhì)故而采用結(jié)合醚和四乙二醇兩種溶劑特性的四乙二醇二甲醚取代碳酸酯類(lèi)作為電池有機(jī)電解質(zhì)[13]；Guo 團(tuán)隊(duì)采用二甲氧基乙烷（DME）為電解質(zhì)，清晰地顯示了陰極Li2O2在第一個(gè)循環(huán)中的成核、生長(zhǎng)和分解過(guò)程[14]；Wesley Walker 團(tuán)隊(duì)首次證明了直鏈烷基酰胺電解質(zhì)溶劑比如 N，N 二甲基乙酰胺（DMF）存在下，通過(guò)使用硝酸鋰鹽，使 SEI（固體電解質(zhì)界面）穩(wěn)定[15]。1.3 鋰空氣電池分類(lèi)如圖 1.2 所示，依據(jù)電解質(zhì)類(lèi)型鋰空氣電池分為非水系（a，c，d）和水系（b），非水系又可具體分為有機(jī)電解質(zhì)體系（a），固態(tài)電解質(zhì)體系（c）和有機(jī)-水混合體系（d）。

系電池的研究重點(diǎn)是尋找一種隔膜，將兩種電解質(zhì)分隔避免相互影響，礙離子傳導(dǎo)并且在兩種電解質(zhì)中均能夠穩(wěn)定存在。固態(tài)電解質(zhì)體系：有別于前面三種電池采用的液態(tài)電解質(zhì)，該體系電池電解質(zhì)�？諝庵械乃�，二氧化碳等組分可以溶于液態(tài)電解質(zhì)從而與鋰電所以電池須在純氧環(huán)境下工作。采用固態(tài)電解質(zhì)可以有效避免此問(wèn)題，直接在空氣環(huán)境下工作，很好地解決了實(shí)用問(wèn)題。此外采用固態(tài)電解質(zhì)了安全性能，提高鋰枝晶穿透耐受性以及避免液態(tài)電解質(zhì)漏液，不穩(wěn)定等問(wèn)題。但是它也存在問(wèn)題：固態(tài)電解質(zhì)離子傳導(dǎo)效率低，阻抗大等問(wèn)需要更深入的研究來(lái)完善該體系電池的性能。 鋰空氣電池的工作原理如圖 1.3 所示，鋰空氣電池由金屬鋰作為陽(yáng)極，電解質(zhì)和具有多孔催化成。


本文編號(hào)：3019768