基于氮掺杂碳的柔性氧气正极及锰钴氧化物修饰的隔膜在锂-氧气电池中的研究

发布时间：2025-04-26 21:51

　　Li-O₂电池因为拥有极高的理论能量密度而备受关注,可以为电动汽车等设备长时间持续供能,这使其成为未来极具发展前景的储能系统之一。但是,现如今Li-O₂电池仍有很多问题有待解决,实现产业化还需要付出更多的努力。最主要的问题之一是由于过高的过电势,这会降低电池的能量效率,分解正极和电解液,造成电池体系的不稳定。利用有效的固态催化剂或者氧化还原媒介（Redox Mediators,RMs）可以有效降低能垒,促进反应速率,降低过电势。固态催化剂可以负载于O₂正极电极上,催化氧化放电过程中产生的产物。但是固态催化剂会与电解液反应发生副反应,且只能氧化在其周围的Li₂O₂。而使用RMs能溶解于电解液中,可高效快速分解Li₂O₂,从而大大提高电池能量效率。但是含有RM的体系中存在穿梭效应（shuttle effect）,导致RM持续损耗及Li负极的不断腐蚀。为了解决上述问题,本论文着手于以下两个工作:1.通过球磨法和高温热处理法制备了NCNs/CT...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1各种二次电池和汽油的理论和实际能量密度对比图[9]

2图1-1各种二次电池和汽油的理论和实际能量密度对比图[9]。1.2Li-O2电池的工作原理典型的Li-O2电池由锂金属负极、隔膜、电解液和多孔氧气正极组成。根据所使用的电解液不同，将Li-O2电池分为四种类型，如图1-2所示:(a)水体系Li-O2电池，(b)非水体系Li-O2....

图1-2(a)水体系Li-O2电池，(b)非水体系Li-O2电池，(c)有机-水体系Li-O2电池，(d)全固态Li-O2电池[13]

2图1-1各种二次电池和汽油的理论和实际能量密度对比图[9]。1.2Li-O2电池的工作原理典型的Li-O2电池由锂金属负极、隔膜、电解液和多孔氧气正极组成。根据所使用的电解液不同，将Li-O2电池分为四种类型，如图1-2所示:(a)水体系Li-O2电池，(b)非水体系Li-O2....

图1-3非水体系Li-O2电池的工作原理图[14]

3生的反应不一致，甚至于更为复杂。目前针对有机Li-O2电池体系发生的具体反应有很多争议。本论文中，我们讨论了一种大多数人都比较认可的反应机制。在放电时，即ORR过程中发生如下过程：首先O2进入正极，溶解在电解液中，还原为O2-，与锂离子形成产物LiO2；下一步是LiO2转化为L....

图1-4(a)石墨烯片(FGS)的结构示意图；(b)石墨烯片制备的O2正极结构示意

4导率(103-104Sm-1)和较高的比表面积(2,630m2g-1)等[20]。如图1-4所示，该电极为由石墨烯片(FGS)分层排列而组成[19]。这种三维结构由纳米尺度级的孔道相互连接组成，并显示出极高的容量15,000mAhg-1。图1-4(a)石墨烯片(FGS)的结构示....

本文编号：4041419