與其他二次電池相比較,鋰氧氣電池具有較高的理論能量密度（為鋰離子電池的4-5倍）,已成為目前化學(xué)電源領(lǐng)域關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)。但是,由于鋰氧氣電池的循環(huán)穩(wěn)定性差、過(guò)電位大、倍率性能差等問(wèn)題嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。研究表明,催化劑可以降低氧氣電極的過(guò)電勢(shì),減小極化,提高陰極氧氣反應(yīng)速率,從而提高能量轉(zhuǎn)換效率。因此開(kāi)發(fā)高效的雙功能催化劑是鋰氧氣電池領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。本論文從制備廉價(jià)、高催化活性的鎳錳層狀雙金屬氫氧化物（NiMn-LDHs）催化劑并改善其電化學(xué)性能的角度出發(fā),選用泡沫鎳為鋰氧氣電池陰極骨架和集流體,分別將其與多壁碳納米管（MWCNTs）和科琴黑（KB）復(fù)合來(lái)構(gòu)建碳基正極。通過(guò)X射線(xiàn)衍射儀、掃描電鏡、透射電鏡等,研究產(chǎn)物物相組成、微觀(guān)組織及尺寸形貌等,通過(guò)恒流充放電、循環(huán)伏安等測(cè)試研究了產(chǎn)物電化學(xué)性能。具體開(kāi)展的研究工作和所取得結(jié)果如下:（1）首先,研究了利用水熱法合成NiMn-LDHs的條件,并將不同條件下制備的NiMn-LDHs為催化劑組裝成鋰氧氣電池,研究了其電化學(xué)性能。具體研究了制備過(guò)程中氯化鎳和氯化錳的摩爾配比、反應(yīng)溫度及時(shí)間對(duì)制備的NiMn-LDHs樣品結(jié)晶度、形貌及催化性能... 

【文章來(lái)源】：陜西科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３有機(jī)體系鋰氧氣電池示意圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｓｙｓｔｅｍ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｏｘｙｇｅｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??

層狀雙金屬氫氧化物，簡(jiǎn)稱(chēng)ＬＤＨｓ。是由兩種或兩種以上的金屬元素組成且結(jié)構(gòu)??與水鎂石類(lèi)似的層狀氫氧化物。擁有層狀結(jié)構(gòu)，層板帶正電荷，層間區(qū)域?yàn)榭山粨Q??的陰離子，晶體結(jié)構(gòu)如圖１－５。ＬＤＨｓ的結(jié)構(gòu)單元是金屬－氧八面體，六個(gè)頂角都為??０Ｈ－，八面體中心是金屬離子。八面體間相互連結(jié)進(jìn)而形成了二維延伸的配位八面??體結(jié)構(gòu)層［？］。它的化學(xué)通式為［ＭＡ－ｘＭ３％?（０Ｈ）２］ｘ＋［Ａｎ－］ｘ／ｎ＿ｙＨ２０，?Ｍ２＋代表?Ｃｏ２＋、Ｆｅ２＋、??Ｎｉ２＋等二價(jià)金屬離子。Ｍ３＋代表Ｓｃ３＋、Ｍｎ３＋、Ｃｒ３＋等三價(jià)金屬離子；ｘ表示每摩爾ＬＤＨ??中含有Ｍ３＋的摩爾數(shù)ｌ７１】；Ａｎ－代表ＯＨ－、Ｃ〇３２－、ＮＯ３、Ｃｌ－等價(jià)數(shù)為ｎ的陰離子；ｙ是??每摩爾ＬＤＨ中所含結(jié)晶水的摩爾數(shù)，其值通常在０．２？０．４之間。這些特殊結(jié)構(gòu)使其??在聚合物／ＬＤＨ納米復(fù)合材料［７２］、催化磁性材料Ｈ１、藥物釋放及光學(xué)材料［７６］??等領(lǐng)域有廣闊前景。??一??＝５＊?ｃ?—？?ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ?ｄｏｍａｉｎ??Ｉ?Ｔ??｜?１?二―ｂａｓａｌ?ｓｐａｃｉｎｇ?（ｄｏ＾）??Ｉ?丄?。＊??；ａｎｉｏｎｓ?Ｈ２〇??圖１－５?ＬＤＨｓ的結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＬＤＨｓ??１．４．２層狀雙金屬氫氧化物的性質(zhì)??（１）

圖２－１鋰氧氣電池模型裝置??Ｆｉｇ．?２－１?Ｌｉ－〇２?ｂａｔｔｅｒｙ?ｍｏｄｅｌ?ｄｅｖｉｃｅ??實(shí)驗(yàn)用到的鋰氧氣電池裝置是自制的模型裝置，如圖２－１。電池是由鋰負(fù)極、氧??氣正極、電解液（溶劑為３９ｍＬ四乙二醇二甲醚（ＴＥＧＤＭＥ），溶質(zhì)為１０ｇ雙三氟??甲烷磺酰亞胺鋰（ＬｉＴＦＳＩ））和隔膜Ｃｅｌｇａｒｄ?２５００組成。電池的組裝是在充滿(mǎn)氬氣，??且水和氧氣含量均低于１?ｐｐｍ的手套箱中進(jìn)行。電池的組裝順序?yàn)榻饘黉嚻娊庖??－隔膜－電解液－電極片－電解液，組裝結(jié)束后將模具擰緊從手套箱中拿出來(lái)后，在純氧??１５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent progress in rechargeable alkali metal-air batteries[J]. Xin Zhang,Xin-Gai Wang,Zhaojun Xie,Zhen Zhou.  Green Energy & Environment. 2016(01)
[2]Corrosion Resistance of Superhydrophobic Mg-Al Layered Double Hydroxide Coatings on Aluminum Alloys[J]. Fen Zhang,Chang-Lei Zhang,Liang Song,Rong-Chang Zeng,Lan-Yue Cui,Hong-Zhi Cui.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2015(11)
[3]非水系二次鋰-氧電池正極[J]. 李鵬,孫彥平.  化學(xué)進(jìn)展. 2012(12)
[4]鎂鋁水滑石的制備及其表面改性[J]. 翁騰飛,周志明,冉長(zhǎng)榮.  應(yīng)用化工. 2009(09)
[5]鎂鋁雙氫氧化物的十二烷基單磷酸鉀插層研究[J]. 王維,黃年華,李治華.  武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào). 2008(06)



本文編號(hào)：3330280