Li-O2電池作為新型儲能體系因具有極高的理論能量密度得到了廣泛的關(guān)注,然而Li-O2電池較低的能量效率和較差的循環(huán)穩(wěn)定性一直是阻礙其進一步發(fā)展的瓶頸。本文從新型高效固相催化劑的開發(fā)、液相氧化還原中間體的改進著手,以期獲得高能量效率、高比容量、高循環(huán)穩(wěn)定性的Li-O2電池體系。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.陰極硫基催化劑的制備及電化學(xué)性能研究通過原位水熱生長的方式制備了廉價且催化性能較好的CuS/Porous Carbon Foil(CuS/PCF)陰極,有效的降低了充電過程的過電位。首圈充放電平臺和循環(huán)穩(wěn)定性測試結(jié)果表明CuS/PCF有著優(yōu)于PCF基底、CuO/PCF和CuS粉末的充電平臺和循環(huán)穩(wěn)定性。相比于基底PCF,CuS/PCF可使Li-O2電池的能量效率從68.7%提升至78.1%,研究表明CuS/PCF可誘導(dǎo)小顆粒的Li2O2在其表面生成,從而在充電過程更容易且更徹底的分解Li2O2,表現(xiàn)出更低的充電過電位和更好的循環(huán)性能。2.雙功能液相氧化還原中間體KI的開發(fā)與研究結(jié)合K+對溶液相過程的促進作用和I-/I3-電對對充電電位的降低作用,提出將KI作為液相氧化還原中間體,從而獲...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 Li-O₂電池
        1.2.1 Li-O₂電池概述
        1.2.2 Li-O₂電池的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
        1.2.3 Li-O₂電池機理研究進展
        1.2.4 陰極固相催化劑的研究進展
        1.2.5 氧化還原中間體的研究進展
    1.3 課題選題依據(jù)與主要研究內(nèi)容
    參考文獻
第二章 實驗原理與方法
    2.1 實驗儀器與方法
        2.1.1 掃描電子顯微鏡
        2.1.2 X射線粉末衍射技術(shù)
        2.1.3 X射線光電子能譜
        2.1.4 拉曼光譜分析
    2.2 實驗試劑及材料
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 實驗材料
    2.3 電化學(xué)性能測試與表征
        2.3.1 隔膜和集流體的準(zhǔn)備
        2.3.2 電極的制備
        2.3.3 Li-O₂電池的組裝
        2.3.4 電池充放電后極片的非原位表征
        2.3.5 恒電流充放電測試
        2.3.6 循環(huán)伏安測試
        2.3.7 電化學(xué)交流阻抗法
    參考文獻
第三章 陰極硫基催化劑的制備及電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 材料的制備及表征
        3.2.1 CuO/PCF的表征
        3.2.2 CuS/PCF的表征
        3.2.3 CuS粉末的表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 電化學(xué)性能測試
        3.3.2 過電位降低原因探究
    3.4 小結(jié)
    參考文獻
第四章 雙功能液相氧化還原中間體KI的開發(fā)與研究
    4.1 引言
    4.2 材料的制備
        4.2.1 電解液的配制
        4.2.2 氧電極的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 循環(huán)伏安測試對比
        4.3.2 電化學(xué)性能測試對比
        4.3.3 KI體系基本表征
    4.4 小結(jié)
    參考文獻
第五章 功能型NPG阻擋層抑制I^-I3
-電對的穿梭效應(yīng)
    5.1 引言
    5.2 材料的制備
        5.2.1 阻擋層的制備
        5.2.2 電解液的制備
        5.2.3 氧電極的制備
    5.3 NPG阻擋層的基本表征
        5.3.1 SEM表征及孔徑分布測試
        5.3.2 XRD表征
        5.3.3 Raman表征
        5.3.4 XPS表征
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 電化學(xué)性能測試與對比
        5.4.2 氧電極的基本表征與分析
        5.4.3 電化學(xué)性能提升原因探究
        5.4.4 質(zhì)子相關(guān)副產(chǎn)物的表征
        5.4.5 NPG阻擋層阻擋作用的證明
    5.5 小結(jié)
    參考文獻
總結(jié)與展望
致謝
作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及成果



本文編號：3965574

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