【摘要】：相比于傳統(tǒng)燃油汽車,新能源汽車最大優(yōu)勢(shì)在于環(huán)境友好,符合可持續(xù)發(fā)展的理念。發(fā)展新能源汽車的重要技術(shù)支撐是高性能動(dòng)力電池,目前市面上的電動(dòng)汽車使用的鋰離子電池充滿電續(xù)航能力大概在300至500公里之間,遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足人們對(duì)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)囊蟆Ｔ阡囯x子電池可能的替代者中,有機(jī)體系鋰氧氣電池具有非常高的能量密度,被認(rèn)為是最具有潛力的下一代儲(chǔ)能裝置,未來(lái)有望廣泛用作車用動(dòng)力電池。然而鋰氧氣電池由于遲滯的氧化還原反應(yīng)而引發(fā)的放電容量低、極化電壓大、循環(huán)壽命短等核心問題,都限制了鋰氧氣電池的實(shí)際應(yīng)用。本論文通過制備高效的陰極催化劑來(lái)改善有機(jī)體系鋰氧氣電池電化學(xué)性能,主要取得了以下研究成果:(1)我們報(bào)道了一種新穎的陰極電催化劑,通過簡(jiǎn)單的改性乙二醇還原的方法成功將超精細(xì)的釕及其氧化物納米顆粒負(fù)載在碳納米管表面(標(biāo)記為Ru/RuO_x@CNTs)。將此Ru/RuO_x@CNTs作為陰極電催化劑組裝有機(jī)體系的鋰氧氣電池,在電流密度為0.1 mA/cm~2的條件下,電池首圈放電比容量為3795 mAh/g,極化電壓顯著降低,并且在同樣的電流密度,截止容量為500 mAh/g的條件下,電池能夠穩(wěn)定循環(huán)113圈,遠(yuǎn)超過同樣條件下的碳納米管(CNTs)電極性能,表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,這主要是因?yàn)镽u/RuO_x納米顆粒在碳納米管表面均勻分布,沒有發(fā)生團(tuán)聚,為氧還原和氧析出反應(yīng)提供了大量的氧化還原活性位點(diǎn)。(2)采用簡(jiǎn)單的兩步溶劑熱法成功的制備了NiCo_2S_4多孔核殼微球。將此NiCo_2S_4多孔核殼微球作為陰極電催化劑組裝非水體系鋰氧氣電池,在電流密度為0.1mA/cm~2的條件下,電池首次放電比容量為2683 mAh/g,并且在同樣的電流密度,截止容量為500 mAh/g的條件下,NiCo_2S_4電極能夠穩(wěn)定循環(huán)80圈,遠(yuǎn)超過同樣條件下的導(dǎo)電炭黑Super P電極性能,表現(xiàn)出了出色的充放電循環(huán)穩(wěn)定性,這主要是由于NiCo_2S_4多孔核殼微球相對(duì)于Super P具有更高的電催化氧還原和氧析出的活性,同時(shí)多孔核殼球形貌具有更多的空間容納放電產(chǎn)物L(fēng)i_2O_2的沉積,進(jìn)而避免了陰極的體積變化造成的電池性能衰減。
【圖文】：

源的日益消耗及由此帶來(lái)的環(huán)境污染問題愈發(fā)引起人們的重視發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生的清潔能源，同時(shí)開發(fā)高效的能少污染物的排放，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求。以來(lái)就引起了廣泛的關(guān)注和大量的研究，相比于鉛酸電池、鎳電池，，鋰離子電池具有能量密度較高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境友好前鋰離子電池不僅廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦等便攜式且作為電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用也日益增加。時(shí)離子電池的能量密度能夠達(dá)到 200 Wh/kg 左右，但是這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低燒的能量密度平均值（1700 Wh/kg）。所以就動(dòng)力電池而言，能量不能滿足單次充電達(dá)到較長(zhǎng)駕駛里程的需求。所以，我們能量密度的能源儲(chǔ)能設(shè)備來(lái)解決這些問題。

鋰氧氣電池用過渡金屬基陰極催化劑的制備及其性能探究離子電池的能量密度（圖 1.1）[11]。因此，鋰氧氣電池作為新足人們對(duì)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)囊螅瑧?yīng)用前景廣闊。電池概述氣電池的分類池主要由三部分組成，分別是金屬鋰、電解液和氧氣電極[2解液的種類可以分為四類：有機(jī)體系、水體系、混合體系、[8]。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ426;TM911.41

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