隨著不可再生化石燃料的過度消耗以及環(huán)境污染的加重,人們迫切尋找一種綠色可持續(xù)的能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油、煤炭等不可再生能源。可充電鋰-空氣電池擁有超高的理論能量密度(11400Wh kg^-1),可與汽油等化石能源的能量密度(13000Wh kg^-1)媲美,是傳統(tǒng)鋰離子電池的5-10倍。因此,鋰-空氣電池被認為是最有前景的電化學能源存儲裝置之一。但是,鋰-空氣電池的發(fā)展仍然處于初期研究階段,其充放電效率低、循環(huán)性能差、倍率性能差等關鍵性問題仍未得到妥善解決,這嚴重阻礙了鋰-空氣電池的商業(yè)化進程。鋰-空氣電池的正極是電化學反應發(fā)生的場所,它的結構對電池的性能有重要影響。放電時鋰離子與氧氣反應生成Li₂O₂,充電時Li₂O₂分解成鋰離子和氧氣。由于鋰空氣電池陰極緩慢的(ORR)與(OER)反應動學,充放電過程中存在極高的過電勢,因此需要開發(fā)優(yōu)異的催化劑以實現(xiàn)氧氣的可逆還原與析出。另外,Li₂O₂是絕緣的且不溶于電解液,電池...

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 鋰-空氣電池簡介及機理
        1.2.1 鋰-空氣電池種類
        1.2.2 非水系有機鋰-空氣電池中Li₂O₂生成及分解機理
    1.3 鋰-空氣電池正極材料研究進展
        1.3.1 碳材料催化劑
        1.3.2 貴金屬催化劑
        1.3.3 非貴金屬催化劑
    1.4 本論文的研究思路及主要工作
    1.5 本論文的創(chuàng)新點
第2章 實驗材料與儀器表征
    2.1 實驗藥品
    2.2 實驗儀器
    2.3 樣品物化性能表征方法
        2.3.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.3.2 透射電子顯微鏡
        2.3.3 X射線粉末衍射儀
        2.3.4 X-射線光電子能譜
        2.3.5 熱重分析儀(TG)
        2.3.6 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
        2.3.7 電化學工作站(CHI760E)
        2.3.8 藍電電池測試儀
    2.4 鋰-空電池的組裝及測試方法
        2.4.1 鋰-空氣電池的組裝
        2.4.2 鋰-空氣電池的測試方法
第3章 氮硫共摻雜的三維多孔碳材料的可控制備及其作為無粘結劑的自支撐電極在鋰-空氣電池中的應用
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 氨基化納米二氧化硅球(H₂N-SiO₂ spheres)的制備
        3.2.2 功能化液態(tài)丙烯腈低聚物的制備
        3.2.3 氮硫共摻雜三維多孔碳(NSMmC/CP)的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 納米SiO₂ 的形貌分析
        3.3.2 H₂N-SiO₂的zeta電位分析及碳紙的紅外分析
        3.3.3 三維氮硫共摻雜多孔碳(NSMmC/CP)的物化性能表征
        3.3.4 三維氮硫共摻雜多孔碳(NSMmC/CP)電極在鋰-空氣電池中的性能測試
    3.5 本章小結
第4章 PdNi納米合金修飾氮硫摻雜三維多孔碳用作高效自支撐無粘結劑鋰-空電池催化劑
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 N,S共摻雜三維多孔碳(NSMmC/CP)的制備
        4.2.2 NSMmC/CP負載PdNi合金(Pd Ni-NSMmC/CP)的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 復合納米催化劑的SEM分析
        4.3.2 復合納米催化劑的TEM分析
        4.3.3 復合納米催化劑的XRD和 XPS分析
        4.3.4 復合納米催化劑的電化學性能測試
        4.3.5 放電產物產物結構形貌表征
        4.3.6 放電機理分析
    4.4 本章小結
第5章 氮硫共摻雜三維多孔碳復合二硫化鉬納米材料的制備及其電化學性能的研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 MoS2@NSC的制備
        5.2.2 催化劑墨水的制備及旋轉環(huán)盤電極測試
        5.2.3 鋰-空氣電池的測試
    5.3 結果與討論
        5.3.1 復合納米催化劑的SEM和TEM分析
        5.3.2 復合材料的BET和 XRD分析
        5.3.3 復合材料的XPS和 Raman分析
        5.3.4 材料的lsv測試
        5.3.5 復合材料的CV、穩(wěn)定性、抗甲醇性能測試
        5.3.6 復合材料的鋰-空氣電池性能測試
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的研究成果



本文編號：3759301