本文關(guān)鍵詞：鋰離子—鋰空氣混合電池的設(shè)計(jì)與制備

  更多相關(guān)文章： 鋰空氣電池 混合電池 鈷酸鋰 電解液 靜電紡絲法 RuO2/Fe2 O3納米纖維

【摘要】：在當(dāng)今社會(huì),人類正在消耗大量的化石燃料,用看似低廉的成本卻付出了生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染的巨大代價(jià)。追求綠色、清潔、低碳的可再生能源變得尤為緊迫,特別對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用已是蓄勢(shì)待發(fā)。因此,開(kāi)發(fā)具有高能量密度和高循環(huán)效率的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有重要意義,它能夠存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換能量,比如電動(dòng)汽車(chē)。鋰離子電池是電化學(xué)儲(chǔ)能的代表和成功典范,它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種小型設(shè)備上,像手機(jī)、筆記本電腦,也許將來(lái)它能輕松驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。然而,鋰離子電池的正極材料一般是基于嵌入脫出反應(yīng),即在材料的晶格結(jié)構(gòu)不變的前提下鋰離子在其中嵌入脫出。這樣從本質(zhì)上限制了鋰離子電池的能量密度。相比而言,鋰空氣電池以轉(zhuǎn)化反應(yīng)為基礎(chǔ),潛藏著巨大的能量,有機(jī)系鋰空氣電池的能量密度達(dá)到3460 Wh kg-1。本論文以傳統(tǒng)鈷酸鋰做正極,首次在純氧氣環(huán)境下充放電,得到鋰離子/鋰空氣混合電池,它呈現(xiàn)兩個(gè)放電平臺(tái),分別在3.8 V和2.6 V,由于增加的鋰空氣電池的放電容量,該電池的能量密度比鈷酸鋰鋰離子電池增加了一倍。但是電解液TEGDME的分解使電池容量衰減很快。離子液體的電化學(xué)窗口寬,具有許多優(yōu)異性能。因此我們選用1-乙基-3甲基咪唑雙三氟甲磺酰(EMITFSI)作為電解液。雖然鋰離子電池部分能穩(wěn)定放電,鋰空氣電池放電衰減很快。對(duì)比XPS的結(jié)果,我們推測(cè)是由于放電產(chǎn)物過(guò)氧化鋰的不完全分解造成的。為了解決離子液體中鋰空氣電池放電產(chǎn)物不完全分解的問(wèn)題,我們采用了新的放電模式,即兩個(gè)深度放電(截止電壓為2 V)之間夾兩個(gè)淺放電(截止電壓為3 V)。使用這種放電模式是因?yàn)殁捤徜嚨拿撉朵囯妷涸?.8~4.2 V,有助于分解過(guò)氧化鋰和其它副產(chǎn)物。用這種方式,混合電池穩(wěn)定循環(huán)了28圈,相比于連續(xù)深放電循環(huán)性能顯著提高。最后我采用靜電紡絲法合成RuO2/Fe2O3納米纖維。通過(guò)XRD和SEM分析,我們認(rèn)為熱處理溫度為500oC,時(shí)間1 h是最佳的條件。充放電曲線證明RuO2/Fe2O3納米纖維能催化鋰空氣電池的ORR和OER反應(yīng)。首圈放電電壓比純super P提高500mV,充電電壓降到4 V以下;當(dāng)限定比容量為1000 mAh g-1,電池穩(wěn)定循環(huán)了20圈。
【關(guān)鍵詞】：鋰空氣電池 混合電池 鈷酸鋰 電解液 靜電紡絲法 RuO2/Fe2 O3納米纖維
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-30
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 鋰空氣電池分類11-18
• 1.3 有機(jī)電解液型鋰空氣電池相關(guān)研究18-25
• 1.4 鋰空氣電池的優(yōu)勢(shì)及所遇到的挑戰(zhàn)25-27
• 1.5 本論文的研究目的、方法及研究?jī)?nèi)容27-30
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法與儀器30-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備30-31
• 2.2 材料的分析與表征31-32
• 2.3 電極的制備與電池的組裝32-34
• 2.4 材料的電化學(xué)性能測(cè)試34-35
• 第3章 鋰離子/鋰空氣混合電池的設(shè)計(jì)與優(yōu)化35-52
• 3.1 引言35-37
• 3.2 鋰離子/鋰空氣混合電池的制備37-39
• 3.3 不同LiCoO_2含量對(duì)鋰離子/鋰空氣混合電池的影響39-41
• 3.4 鋰離子/鋰空氣混合電池在TEGDME電解液中的性能研究41-45
• 3.5 鋰離子/鋰空氣混合電池在EMITFSI電解液中的性能優(yōu)化45-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 RuO_2/Fe_2O_3催化劑材料的制備及其電化學(xué)性能52-59
• 4.1 引言52-53
• 4.2 材料合成與電化學(xué)測(cè)試方法53-55
• 4.3 材料的表征55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 結(jié)論與展望59-62
• 5.1 本論文的主要結(jié)論59-60
• 5.2 本論文的創(chuàng)新之處60
• 5.3 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 附錄 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的論文70

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王鴻雁;;2013年隔膜大戰(zhàn) 鋰電池產(chǎn)品整體價(jià)格將下拉[J];能源研究與利用;2013年03期

2 ;首條自主產(chǎn)權(quán)濕法鋰電池隔膜生產(chǎn)線投產(chǎn)[J];中國(guó)有色冶金;2013年05期

3 楊璐;王陽(yáng);肖雨;章永春;;手機(jī)鋰電池的安全性能管控[J];現(xiàn)代電信科技;2013年09期

4 丁運(yùn)長(zhǎng);中國(guó)電子學(xué)會(huì)化學(xué)與物理電源學(xué)會(huì)、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電池專業(yè)委員會(huì)、國(guó)防科工委電池專業(yè)組 聯(lián)合召開(kāi)的第十六屆全國(guó)化學(xué)與物理電源會(huì)議論文題錄[J];電池;1984年01期

5 李誠(chéng)芳;電池隔膜[J];電池;1986年02期

6 ;1992年《電池》1～6期分類總目次[J];電池;1992年06期

7 楊林;鋰電池隔膜紙?jiān)谥貞c通過(guò)鑒定[J];電池工業(yè);1996年03期

8 李登科;王丹;;動(dòng)力鋰電池隔膜的技術(shù)要求及研究進(jìn)展[J];浙江化工;2014年05期

9 湯雁;蘇曉倩;劉浩杰;;鋰電池隔膜測(cè)試方法評(píng)述[J];信息記錄材料;2014年02期

10 李峰;;大連振邦自主研制成功納米纖維鋰電池隔膜[J];功能材料信息;2006年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 滿長(zhǎng)陣;唐昶宇;江彭;劉昊;黃家偉;梅軍;劉煥明;;利用超熱氫交聯(lián)技術(shù)改善鋰電池隔膜浸潤(rùn)性的研究[A];2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題N：高分子加工與成型[C];2013年

2 孫亞頗;焦曉寧;;新型電池隔膜的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第2分冊(cè)）[C];2010年

3 ;加強(qiáng)管理，提高“魚(yú)3—丙”一次電池隔膜的質(zhì)量——中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所 第四研究室電池隔膜QC小組[A];2003年度電子工業(yè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組成果質(zhì)量信得過(guò)班組經(jīng)驗(yàn)專集[C];2003年

4 高效岳;沈濤;唐琛明;邱德瑜;唐定驤;;Zn-Ni電池的進(jìn)展[A];中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)2002年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2002年

5 吳耀明;于波;劉寧;王立民;;快充MH-Ni電池AB3型負(fù)極合金與隔膜相互匹配的研究[A];第二屆中國(guó)儲(chǔ)能與動(dòng)力電池及其關(guān)鍵材料學(xué)術(shù)研討與技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2007年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 羅兵;我國(guó)鋰電池隔膜技術(shù)謀求破壁[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2013年

2 山水;美國(guó)企業(yè)開(kāi)發(fā)出新型電池隔膜[N];中國(guó)石化報(bào);2007年

3 本報(bào)記者 楊明;鋰電池：大熱剛剛開(kāi)始[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2010年

4 記者 張清華　通訊員 崔巍;鋰電隔膜制造 基地昨日試產(chǎn)[N];深圳商報(bào);2010年

5 記者 劉向紅;九九久擬建鋰電池隔膜生產(chǎn)線[N];上海證券報(bào);2011年

6 見(jiàn)習(xí)記者 覃秘;擬定增投建鋰電池隔膜項(xiàng)目 滄州明珠進(jìn)軍新能源[N];上海證券報(bào);2011年

7 證券時(shí)報(bào)記者 謝楠;鋰電池隔膜產(chǎn)業(yè)大躍進(jìn) 高端領(lǐng)域仍是藍(lán)海[N];證券時(shí)報(bào);2012年

8 本報(bào)記者 趙笛;青島能源所成功研發(fā)新型環(huán)保鋰電池隔膜[N];青島日?qǐng)?bào);2012年

9 本報(bào)記者 羅兵;中國(guó)鋰電池隔膜技術(shù)謀求破壁[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2013年

10 本報(bào)記者 李香才;財(cái)政部支持電池隔膜產(chǎn)業(yè)化[N];中國(guó)證券報(bào);2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 閆宇星;非水電解質(zhì)鋰空氣一次電池關(guān)鍵影響因素的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 呂慧;鋰—空氣電池氧電極催化劑—納米四氧化三鐵及復(fù)合材料的制備與性能[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

3 孫金磊;應(yīng)用于高寒地區(qū)的電動(dòng)汽車(chē)電池管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

4 張玲玲;過(guò)充過(guò)放和外部短路后LiCoO_2/MCMB電池長(zhǎng)循環(huán)容量衰減機(jī)制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 陳峭巖;電動(dòng)汽車(chē)電池狀態(tài)估計(jì)及均衡管理研究[D];天津大學(xué);2014年

6 劉思思;二次鋰電池鋰基負(fù)極與電解質(zhì)界面研究[D];上海交通大學(xué);2012年

7 尹利超;二次鋰電池用硫基復(fù)合正極材料的研究[D];上海交通大學(xué);2012年

8 門(mén)閱;釩電池材料改性對(duì)正極電對(duì)催化活性及電池性能的影響[D];東北大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡星;聚烯烴纖維電池隔膜紙結(jié)構(gòu)及成紙性能的研究[D];齊魯工業(yè)大學(xué);2015年

2 陳溢鐳;用殼聚糖改善鋰—硫電池電化學(xué)性能[D];北京化工大學(xué);2015年

3 郭自洋;高能量密度鋰空氣電池的相關(guān)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 尹翔宇;鋰電池化成雙向DC/DC模塊及并行擴(kuò)展技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

5 林偉;基于石墨烯的鋰硫電池改性研究[D];電子科技大學(xué);2015年

6 肖科;間位芳綸納米纖維基鋰電池隔膜的制備及其性能研究[D];東華大學(xué);2016年

7 徐倩;鋰硫電池正極材料與隔膜制備及性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

8 王章淦;鎳鋅電池鋅負(fù)極材料的研究[D];重慶大學(xué);2015年

9 張佳衛(wèi);鋰硫電池用碳/硫復(fù)合正極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

10 胡宇翔;二氧化錳基催化劑在可充鋰空氣電池中應(yīng)用研究[D];南開(kāi)大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：549496