在21世紀(jì),由于化石能源短缺和環(huán)境污染的問題日益嚴(yán)重,對于可持續(xù)的清潔能源的探索和開發(fā)引起了人們的重視。在各種各樣的能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中,可充電的鋰氧氣電池的理論能量密度高達(dá)11140Wh/kg,是傳統(tǒng)鋰離子電池的10倍之多,從而吸引了人們研究鋰氧氣電池的興趣。然而,鋰氧氣電池的廣泛使用仍然因?yàn)樵S多因素受限,比如容量達(dá)不到預(yù)期、高過電勢、能量轉(zhuǎn)換效率低和循環(huán)穩(wěn)定性差。因此對于鋰氧氣電池,研發(fā)可以有效地促進(jìn)電極反應(yīng)的催化劑材料是提高鋰氧氣電池電化學(xué)性能的至關(guān)重要的手段。在眾多的適用于鋰氧氣電池的催化劑材料中,二氧化鈰（CeO2）由于其可以在氧化態(tài)和還原態(tài)之間快速轉(zhuǎn)變并且可以高效吸附氧氣和超氧化物的優(yōu)勢被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的鋰氧氣電池高效催化劑之一。CeO2中的Ce3+和Ce4+在電化學(xué)反應(yīng)中可以直接且快速地進(jìn)行轉(zhuǎn)換,這有利于氧氣的吸附和釋放。除此之外,CeO2的晶體結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,這可以保證其在充放電循環(huán)時(shí)始終保持最大的催化活性。在鋰氧氣電池中,循環(huán)壽命及穩(wěn)定性、比容量的提高以及過電勢的降低是評價(jià)鋰氧氣電池電化學(xué)性能的重要因素。本課題的研究目的是探究不同因素對CeO2材料作為鋰氧氣電池正極... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

圖１－３氧氣電極對于過氧化鋰形成和分解功能示意圖：（ａ）有效的固體催化劑的設(shè)計(jì)；??（ｂ）進(jìn)行快速質(zhì)荷傳輸?shù)亩嗫淄ǖ溃唬ǎ悖﹥?chǔ)存Ｌｉ２０２的多孔結(jié)構(gòu)；（ｄ）引導(dǎo)Ｌｉ：０：生長的??表面工程

作為Ｌｉ２０２形成和分解的主要反應(yīng)位點(diǎn)，氧氣電極是一個(gè)電池的重要組成部??分。根據(jù)產(chǎn)生Ｌｉ２０２的放電機(jī)制，目前氧氣電極主要在以下四個(gè)方面面臨挑戰(zhàn)：??（１）在表面活性位點(diǎn)催化Ｌｉ２０２的形成和分解（圖１－ａ）；?（２）在多孔通道中傳輸??Ｌｉ＋和０２到活性位點(diǎn)（圖１－ｂ）；?（３）能儲(chǔ)存放電產(chǎn)物Ｌｉ２０２?（圖１－ｃ）；?（４）在電??極表面誘導(dǎo)Ｕ２０２的生長和形貌演變（圖１－ｄ）。［間除此之外，電極材料對于活潑??的氧化物的穩(wěn)定性也是鋰氧氣電池實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定性需要考慮的因素。因此，各種??各樣的材料性質(zhì)都需要認(rèn)真考慮，比如催化活性和穩(wěn)定性、表面原子結(jié)構(gòu)、孔結(jié)??構(gòu)、對于Ｌｉ＋和０２的表面粘合力等。??＞?Ｖ?Ｃａｔａｌｙｓｔｓ?ｆｏｒ?Ｌｉ２０２?Ｐｏｒｏｕｓ?ｄｅｓｉｇｎ??＾?’?ｒｏｒｍａｔｉｏｎ／ｄｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｍａｓｓ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?＊??ｕ－?Ｕ＇??，ｒ?ｉｒ??＾?歧?Ｘｌ?＾?＾??（Ｃ）?Ｐｏｒｏｕｓ?ｄｅｓｉｇｎ?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ??＾?｝?ｆｏｒ?ＩＪ２０２?ｓｔｏｒａｇｅ?（ｄ）?ｆｏｒ?Ｌｉ２０２?ｇｒｏｗｔｈ??Ｌｔ??Ｂｔｒ??＾?＾?ｕ．?＾?

常數(shù)為０．５４１１３４納米，空間群為Ｆｍ?３ｍ?（如圖１－５）。在由面螢石結(jié)構(gòu)中，氧離子與八個(gè)鄰近的氧離子配位，陰離子與鄰近并占據(jù)八面體的空隙位置。正是因?yàn)檫@種獨(dú)特的電子分布，Ｃ輕易地從Ｃｅ３＋和Ｃｅ４＋之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這取決于Ｃｅ０２是在氧化中，也與氧化鈰的儲(chǔ)氧量有關(guān)系。［７２，７３］??

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]鋰空氣電池MnO2催化劑及碳載體的電化學(xué)性能研究[D]. 史海浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3489297