金屬空氣電池由于較高的理論比容量密度和環(huán)境友好的特點,成為目前研究的熱點。由于鋰空氣電池和其他金屬空氣電池相比具有最大的比容量密度,因而受到更多的關(guān)注。目前,實際比容量低,循環(huán)穩(wěn)定性差,能量效率不高等問題嚴重制約了鋰/空氣電池的實際應(yīng)用。普遍認為,空氣陰極的結(jié)構(gòu)和催化活性決定了鋰/空氣電池的性能。因此,對空氣陰極進行設(shè)計和研究,是當下鋰空氣電池的研究熱點之一。本論文通過使用天然的木頭和木棉纖維等生物質(zhì)制備了具有介孔結(jié)構(gòu)的三維集成式木頭基電極和木棉基電極,并作為空氣陰極應(yīng)用到鋰/空氣電池中,表現(xiàn)出很好的性能。木頭基電極作為空氣陰極具有可再生、超強循環(huán)穩(wěn)定性的特點;而木棉基電極作為空氣陰極則具有很好的柔韌性。研究的內(nèi)容包括:（1）通過對天然木頭進行碳化、活化、負載納米RuO₂,設(shè)計制備了基于木頭的、具有三維功能化孔道陣列結(jié)構(gòu)的可再生空氣陰極,并應(yīng)用于鋰/空氣電池。通過優(yōu)化活化失重率、RuO₂負載量等實驗參數(shù),測試了空氣陰極的電化學性能。研究結(jié)果表明,該陰極的放電面積比容量達8 mAh cm^-2(13295 mAh g

【文章來源】：華南理工大學廣東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰/空氣電池結(jié)構(gòu)和原理
        1.2.1 水系鋰/空氣電池
        1.2.2 有機體系鋰/空氣電池
        1.2.3 水-有機雙電解質(zhì)鋰/空氣電池
        1.2.4 固體電解質(zhì)鋰/空氣電池
    1.3 過氧化鋰的形成與分解機理
    1.4 鋰/空氣電池空氣陰極的研究進展
        1.4.1 空氣陰極結(jié)構(gòu)
        1.4.2 碳基催化劑
        1.4.3 非碳基催化劑
    1.5 選題的意義和研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗材料及化學試劑
    2.2 實驗主要儀器和設(shè)備
    2.3 實驗方法
    2.4 材料表征
        2.4.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.4.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.4.5 氮氣吸脫附分析(BET)
        2.4.6 拉曼光譜分析(Raman)
        2.4.7 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)
    2.5 鋰/空氣電池的組裝與電化學性能表征
        2.5.1 電池組裝
        2.5.2 電化學性能表征
第三章 木頭基可再生陰極的制備及其在鋰/空氣電池中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 木頭基碳材料(wd-C)的制備
        3.2.2 RuO_2修飾的木頭基碳材料(RuO_2/wd-C)的制備
        3.2.3 RuO_2修飾的氮化木頭基碳材料(RuO_2/wd-N-C)的制備
        3.2.4 空氣陰極制備
        3.2.5 再生電極制備
        3.2.6 測試過程中O_2流通考察
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 條件優(yōu)化
        3.3.2 材料表征
        3.3.3 性能評價
    3.4 本章小結(jié)
第四章 木棉基柔性電極的制備及其作為鋰/空氣電池空氣陰極的性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 木棉基柔性電極(k-AC)的制備
        4.2.2 空氣陰極的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 形貌表征
        4.3.2 性能評價
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Recent developments of aprotic lithium-oxygen batteries:functional materials determine the electrochemical performance[J]. Xin Guo,Bing Sun,Dawei Su,Xiaoxue Liu,Hao Liu,Yong WangDepartment of Chemical Engineering,School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Guoxiu Wang.  Science Bulletin. 2017(06)
[2]Nanocarbons and their hybrids as catalysts for non-aqueous lithium–oxygen batteries[J]. Yunchuan Tu,Dehui Deng,Xinhe Bao.  Journal of Energy Chemistry. 2016(06)
[3]Nanostructured energy materials for electrochemical energy conversion and storage: A review[J]. Xueqiang Zhang,Xinbing Cheng,Qiang Zhang.  Journal of Energy Chemistry. 2016(06)



本文編號：3639399