經(jīng)過數(shù)十年的研究,鋰空氣電池的研究已經(jīng)取得巨大進步,但仍存在一些難以攻克的問題成為鋰空氣電池發(fā)展路上的絆腳石。其中,空氣陰極性能不佳,ORR和OER催化活性低,導致電池能量轉(zhuǎn)換率低,循環(huán)性能差,壽命衰減嚴重。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),設(shè)計具有多孔結(jié)構(gòu)陰極可以有效地提高比表面積,增加催化反應活性位點。在此基礎(chǔ)上,向多孔陰極中引入電催化劑可以進一步提高電極催化活性,極大地提升電池性能。由于碳基材料獨特的物理化學性質(zhì),使之廣泛地應用于鋰空氣電池中。天然生物高分子聚合物廣泛地存在于地球表面,具有價格低廉、產(chǎn)量高等特點,是合成碳基材料理想的前驅(qū)體。海藻酸鈉作為一種常見的天然高分子聚合物,可與多種金屬離子進行離子螯合形成海藻酸鹽凝膠。以之為前驅(qū)體在高溫碳化過程中含氧基團熱分解形成二氧化碳和水并產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu),進而形成含金屬納米結(jié)構(gòu)的金屬/碳復合多孔材料。本文將通過一種新型的方法合成無定形多孔碳基負載過渡金屬催化劑的鋰空氣電池陰極催化劑材料,對其結(jié)構(gòu),組成進行詳細的分析,并在此基礎(chǔ)上深入研究它的電化學性能。本文的工作包括:章節(jié)一:簡單綜述鋰空氣電池領(lǐng)域的背景,介紹鋰空氣電池的發(fā)展歷程及其分類,詳細介紹了非水系鋰空氣... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型金屬-空氣電池電池配置

第 1 章 緒論因此尋找合適的溶劑作為鋰空氣電池的電解液成為了后續(xù)研究工作的重點。比較典型的有：Peter G.Bruce 團隊發(fā)現(xiàn)乙醚不適合作為鋰空氣電池電解質(zhì)故而采用結(jié)合醚和四乙二醇兩種溶劑特性的四乙二醇二甲醚取代碳酸酯類作為電池有機電解質(zhì)[13]；Guo 團隊采用二甲氧基乙烷（DME）為電解質(zhì)，清晰地顯示了陰極Li2O2在第一個循環(huán)中的成核、生長和分解過程[14]；Wesley Walker 團隊首次證明了直鏈烷基酰胺電解質(zhì)溶劑比如 N，N 二甲基乙酰胺（DMF）存在下，通過使用硝酸鋰鹽，使 SEI（固體電解質(zhì)界面）穩(wěn)定[15]。1.3 鋰空氣電池分類如圖 1.2 所示，依據(jù)電解質(zhì)類型鋰空氣電池分為非水系（a，c，d）和水系（b），非水系又可具體分為有機電解質(zhì)體系（a），固態(tài)電解質(zhì)體系（c）和有機-水混合體系（d）。

系電池的研究重點是尋找一種隔膜，將兩種電解質(zhì)分隔避免相互影響，礙離子傳導并且在兩種電解質(zhì)中均能夠穩(wěn)定存在。固態(tài)電解質(zhì)體系：有別于前面三種電池采用的液態(tài)電解質(zhì)，該體系電池電解質(zhì)�？諝庵械乃趸嫉冉M分可以溶于液態(tài)電解質(zhì)從而與鋰電所以電池須在純氧環(huán)境下工作。采用固態(tài)電解質(zhì)可以有效避免此問題，直接在空氣環(huán)境下工作，很好地解決了實用問題。此外采用固態(tài)電解質(zhì)了安全性能，提高鋰枝晶穿透耐受性以及避免液態(tài)電解質(zhì)漏液，不穩(wěn)定等問題。但是它也存在問題：固態(tài)電解質(zhì)離子傳導效率低，阻抗大等問需要更深入的研究來完善該體系電池的性能。 鋰空氣電池的工作原理如圖 1.3 所示，鋰空氣電池由金屬鋰作為陽極，電解質(zhì)和具有多孔催化成。


本文編號：3019768