具有極高理論能量密度的鋰空氣電池近年來受到了極大關注,有望取代傳統(tǒng)的鋰離子電池,作為電動汽車動力電池或應用到便攜電子設備中,促進能源和環(huán)境問題的解決。但鋰空氣電池普遍存在過電位高、倍率性能不足和循環(huán)穩(wěn)定性差等諸多科學和技術問題,需要開發(fā)具有高催化活性和匹配結構的陰極。憑借自身諸多優(yōu)良特性,碳材料在鋰空氣電池陰極的研究中表現出極大的活力。其中,具有超大比表面積、超高電導率的石墨烯是一種十分理想的陰極材料。但石墨烯的低催化活性限制了其在鋰空氣電池中的進一步發(fā)展,所以在充分利用石墨烯優(yōu)良特性的基礎上對其進行適當的結構設計十分必要。本論文以有機電解液體系鋰空氣電池為研究對象,選擇石墨烯作為基本陰極材料,通過對石墨烯進行結構設計和表面修飾,提升鋰空氣電池性能,探索出適用于鋰空氣電池的高活性陰極,推動鋰空氣電池的進一步開發(fā)和應用。本論文系統(tǒng)研究了采用改進化學氣相沉積（CVD）方法制備高品質三維立體石墨烯,并在此基礎上通過在CVD過程中暴露空氣使泡沫鎳基底部分氧化,制備得到具有梯度孔隙結構的三維立體石墨烯。三維石墨烯大比表面積的高效利用以及梯度孔隙結構的構建,使其具有豐富的催化活性位點和物質傳輸通道... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

四種鋰空氣電池的結構示意圖

導率并改善界面問題是全固態(tài)鋰空氣電池亟待解決的關鍵問題[2機電解液體系鋰空氣電池工作原理機電解液體系鋰空氣電池結構簡單，安全系數較高，整體性能好的鋰空氣電池體系。目前被廣泛認可的電池反應機理為：2Li – 2e-→ 2Li+（陽極反應） 2Li++ O2+ 2e-→ Li2O2（陰極反應） 2Li + O2→ Li2O2（總反應） 放電時，陽極鋰失電子被氧化為 Li+，電子經外電路傳輸到陰極，質傳輸到空氣電極，在陰極反應界面處，O2得到電子并與 Li+結并且沉積在陰極表面，此過程被稱之為氧還原反應（ORR）；充電，Li2O2分解成 Li+和 O2，Li+通過電解質回到陽極且得電子變?yōu)楸砻娉练e，O2直接釋放，此過程被稱之為氧析出反應（OER）[3

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文進一步比較了兩種 MnO2的催化活性，與 -M化劑的鋰空氣電池具有更高的容量和更好的循催化活性。人[51]以鈷酞菁作為原料，將 Co3O4沉積到催化劑，并將其負載到導電炭黑（KB）上作為氣電池中。從結果來看，Co3O4/RGO/KB 陰極表純 KB 陰極低約 400 mV（如圖 1-6），說明 Co程的高催化活性。


本文編號：3388999