近年來(lái),環(huán)境污染和能源危機(jī)日益加劇,使得人類(lèi)越來(lái)越重視綠色能源的研發(fā),將使用綠色能源的電動(dòng)汽車(chē)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃料汽車(chē)能夠大大減少環(huán)境污染、緩解能源危機(jī)。然而目前常規(guī)的電源體系,如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等都很難支持電動(dòng)汽車(chē)的遠(yuǎn)距離行駛,因此有著較高理論比能量的鋰氧電池被認(rèn)為是適用于新一代電動(dòng)汽車(chē)的電源體系。不過(guò)在研究中發(fā)現(xiàn)鋰氧電池仍然存在諸多阻礙其商業(yè)化進(jìn)程的問(wèn)題,如非水電解液體系中放電產(chǎn)物堆積在空氣電極中堵塞氧氣擴(kuò)散通道導(dǎo)致放電終止、充電過(guò)程中需要分解具有很強(qiáng)離子鍵的放電產(chǎn)物致使電池循環(huán)效率偏低等。因此尋找有效的氧還原（ORR）和氧析出（OER）催化劑加速電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、促進(jìn)空氣電極的穩(wěn)定性對(duì)于鋰氧電池的實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)溶劑熱的方法制備了錳基金屬有機(jī)框架材料（Mn-MOFs）、鈷基金屬有機(jī)框架材料（Co-MOFs）、錳鈷復(fù)合基金屬有機(jī)框架材料（Mn/Co-MOFs）及錳鎳復(fù)合基金屬有機(jī)框架材料（Mn/Ni-MOFs）,分析以上材料作為催化劑對(duì)鋰氧電池電化學(xué)性能的影響。錳基金屬有機(jī)框架材料（Mn-MOFs）,選擇乙酸錳和對(duì)苯二甲酸兩種配體,在摩爾比為1.2:... 

【文章來(lái)源】：渤海大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

充電電池的理論容量與實(shí)際容量對(duì)比圖

金屬有機(jī)框架材料作鋰氧電池正極催化劑及其電化學(xué)性能分析2此外放電速率低、循環(huán)次數(shù)少、鋰陽(yáng)極易于氧化、陰極放電產(chǎn)物堵塞氧氣運(yùn)輸通道等問(wèn)題都限制了鋰氧電池的實(shí)際應(yīng)用。解決以上問(wèn)題的常用策略是設(shè)計(jì)一款高效的催化劑材料。性能優(yōu)異的催化劑可以降低電荷的超電勢(shì)、加快電池反應(yīng)速度、減少電解質(zhì)和陰極材料的分解，從而提高鋰氧電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性[3]。現(xiàn)階段，用于鋰氧電池的催化劑大多為金屬氧化物、貴金屬等材料或僅僅對(duì)其進(jìn)行復(fù)合改性，制備出復(fù)合型催化劑材料，這使得在鋰氧電池催化劑研究方面，一直以來(lái)都缺少新型、具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)的催化劑，所以尋找一種新穎高效的催化劑對(duì)提升鋰氧電池的性能具有重要意義。金屬有機(jī)框架材料（MOFs）是一種具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)的新型催化劑材料，本論文制備了多種金屬有機(jī)框架材料（MOFs）作為鋰氧電池催化劑，通過(guò)物理表征探究催化劑材料的結(jié)構(gòu)形貌后裝配電池進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，分析其對(duì)鋰氧電池電化學(xué)性能的影響。1.2鋰氧電池工作原理當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)的鋰氧電池化學(xué)體系結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，根據(jù)電解質(zhì)的種類(lèi)可分為水系、非水系、混合體系和全固態(tài)鋰氧電池四大類(lèi)。圖1.2全球范圍內(nèi)有四種鋰氧電池化學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖Figure1.2Fourtypesoflithium-oxygenbatterychemicalarchitecturesworldwide.

渤海大學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1.4電池的充放電電壓曲線Figure1.4Batterychargeanddischargevoltagecurve.Park[6]等人使用簡(jiǎn)單的“一鍋法”將氮摻雜碳納米管（NCNT）摻入到鈣鈦礦La0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3納米粒子（LSCF）中制備出高級(jí)雙功能催化劑(op-LN-NPs），過(guò)程如圖1.5所示。通過(guò)對(duì)電池的測(cè)試證實(shí)：op-LN催化劑中LSCF-NP與NCNT表現(xiàn)出良好的協(xié)同作用，對(duì)氧還原（ORR）反應(yīng)和氧析出（OER）反應(yīng)均具有出色的催化性能。op-LN在以上反應(yīng)中表現(xiàn)出了與Pt/C和Ir/C相當(dāng)?shù)男阅�，這證明了其具有作為商業(yè)可行雙功能催化劑的潛力。此外，通過(guò)在鋰氧電池中測(cè)試op-LN所得到的結(jié)果證明，與LSCF-NP和NCNT相比，使用op-LN催化劑的鋰氧電池的充電/放電性能得到了改善和互補(bǔ)，該結(jié)果證實(shí)了簡(jiǎn)單制備的op-LN可以成為用于可充電金屬氧氣電池的高效雙功能催化劑。圖1.5op-LN的簡(jiǎn)便一鍋法合成示意圖Figure1.5Simpleone-potsynthesisofop-LNMoni[7]等人制備了菊花狀的NiCo2O4-氮摻雜氧化石墨烯復(fù)合材料用作水性鋅空氣和非水性鋰氧電池的雙功能陰極電催化劑，如圖1.6所示


本文編號(hào)：2980360