金屬空氣電池由于較高的理論比容量密度和環(huán)境友好的特點(diǎn),成為目前研究的熱點(diǎn)。由于鋰空氣電池和其他金屬空氣電池相比具有最大的比容量密度,因而受到更多的關(guān)注。目前,實(shí)際比容量低,循環(huán)穩(wěn)定性差,能量效率不高等問(wèn)題嚴(yán)重制約了鋰/空氣電池的實(shí)際應(yīng)用。普遍認(rèn)為,空氣陰極的結(jié)構(gòu)和催化活性決定了鋰/空氣電池的性能。因此,對(duì)空氣陰極進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究,是當(dāng)下鋰空氣電池的研究熱點(diǎn)之一。本論文通過(guò)使用天然的木頭和木棉纖維等生物質(zhì)制備了具有介孔結(jié)構(gòu)的三維集成式木頭基電極和木棉基電極,并作為空氣陰極應(yīng)用到鋰/空氣電池中,表現(xiàn)出很好的性能。木頭基電極作為空氣陰極具有可再生、超強(qiáng)循環(huán)穩(wěn)定性的特點(diǎn);而木棉基電極作為空氣陰極則具有很好的柔韌性。研究的內(nèi)容包括:（1）通過(guò)對(duì)天然木頭進(jìn)行碳化、活化、負(fù)載納米R(shí)uO₂,設(shè)計(jì)制備了基于木頭的、具有三維功能化孔道陣列結(jié)構(gòu)的可再生空氣陰極,并應(yīng)用于鋰/空氣電池。通過(guò)優(yōu)化活化失重率、RuO₂負(fù)載量等實(shí)驗(yàn)參數(shù),測(cè)試了空氣陰極的電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明,該陰極的放電面積比容量達(dá)8 mAh cm^-2(13295 mAh g

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰/空氣電池結(jié)構(gòu)和原理
        1.2.1 水系鋰/空氣電池
        1.2.2 有機(jī)體系鋰/空氣電池
        1.2.3 水-有機(jī)雙電解質(zhì)鋰/空氣電池
        1.2.4 固體電解質(zhì)鋰/空氣電池
    1.3 過(guò)氧化鋰的形成與分解機(jī)理
    1.4 鋰/空氣電池空氣陰極的研究進(jìn)展
        1.4.1 空氣陰極結(jié)構(gòu)
        1.4.2 碳基催化劑
        1.4.3 非碳基催化劑
    1.5 選題的意義和研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及化學(xué)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器和設(shè)備
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
    2.4 材料表征
        2.4.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.4.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.4.5 氮?dú)馕摳椒治?BET)
        2.4.6 拉曼光譜分析(Raman)
        2.4.7 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)
    2.5 鋰/空氣電池的組裝與電化學(xué)性能表征
        2.5.1 電池組裝
        2.5.2 電化學(xué)性能表征
第三章 木頭基可再生陰極的制備及其在鋰/空氣電池中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 木頭基碳材料(wd-C)的制備
        3.2.2 RuO_2修飾的木頭基碳材料(RuO_2/wd-C)的制備
        3.2.3 RuO_2修飾的氮化木頭基碳材料(RuO_2/wd-N-C)的制備
        3.2.4 空氣陰極制備
        3.2.5 再生電極制備
        3.2.6 測(cè)試過(guò)程中O_2流通考察
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 條件優(yōu)化
        3.3.2 材料表征
        3.3.3 性能評(píng)價(jià)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 木棉基柔性電極的制備及其作為鋰/空氣電池空氣陰極的性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 木棉基柔性電極(k-AC)的制備
        4.2.2 空氣陰極的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 形貌表征
        4.3.2 性能評(píng)價(jià)
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent developments of aprotic lithium-oxygen batteries:functional materials determine the electrochemical performance[J]. Xin Guo,Bing Sun,Dawei Su,Xiaoxue Liu,Hao Liu,Yong WangDepartment of Chemical Engineering,School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Guoxiu Wang.  Science Bulletin. 2017(06)
[2]Nanocarbons and their hybrids as catalysts for non-aqueous lithium–oxygen batteries[J]. Yunchuan Tu,Dehui Deng,Xinhe Bao.  Journal of Energy Chemistry. 2016(06)
[3]Nanostructured energy materials for electrochemical energy conversion and storage: A review[J]. Xueqiang Zhang,Xinbing Cheng,Qiang Zhang.  Journal of Energy Chemistry. 2016(06)



本文編號(hào)：3639399