高性能锂氧气电池复合正极构筑及放电产物调控研究

发布时间：2021-10-12 05:27

　　二次锂氧气（Li-O₂）电池因具有超高的理论能量密度而有望成为新一代储能体系。其中,基于有机电解液体系的锂氧气电池具有广泛的应用前景而逐渐成为研究热点。Li-O₂电池工作核心是放电产物Li₂O₂的可逆形成与分解。然而,Li₂O₂自身电子电导率和离子电导率较低,造成电池充电过程极化严重,电池能量效率降低,且高电压下电解液的分解等问题会加剧电池性能恶化。因此,本研究从调控放电产物角度出发,通过对正极进行表面修饰,优化放电产物的成分和形貌,进而降低充电电压,提高电池能量效率。主要研究成果如下:（1）采用磁控溅射在高比表面积碳纳米管表面沉积SnO₂纳米颗粒,构建SnO₂/CNTs复合正极并应用于Li-O₂电池中,增强正极对放电产物的吸附作用。由于SnO₂与氧活性物质的强相互作用,放电中间产物LiO₂更易于吸附到正极附近,从而促进纳米化放电产物的形成,且吸附... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a,左）不同类型电池的比能量密度(Whkg-1);（b,右）不同电化学体系作为动力电[4]

高性能锂氧气电池复合正极构筑及放电产物调控研究在 1996年 Abraham 等[9]就提出以氧气和金属锂分别为正负极、聚的锂氧气电池模型，但由于循环性能较差并未引起广泛的关注。，Bruce 等[10]证明了产物的可逆分解，相关的研究才得到广泛的目前为止，锂氧气电池体系仍存在着诸多的问题，考虑到实际生机理研究和性能改善仍需进一步的探索。氧气电池分类和工作原理i-O2依据电池所采用的电解质可分为四类，如图 1.2所示[5]，分别解液体系锂氧气电池；（b）水系锂氧气电池；（c）混合电解质池（水溶剂浸入阴极，质子惰性电解质浸入阳极）；（d）固态（锂氧气电池。

第一章 绪论Bruce 等[4]已证明放电过程 Li2O2的形成是一个两电子逐步转移的过程过程较为复杂。具体的放电机理尚没有统一定论，目前主要有两种模 1.3 所示[4]。放电时，负极的 Li 失去电子被氧化成 Li+，而正极的活性先接受一个电子与 Li+形成超氧化锂（LiO2），之后的反应步骤取决于在电解液的溶解能力和电极对 LiO2的吸附能力。溶于电解液的 LiO2歧化反应，生成 Li2O2和 O2，难溶的 Li2O2从电解液中析出沉积到电是为溶液模型；而吸附在电极表面的 LiO2*直接接受电子和 Li+形成产物沉积在电极表面[12-15]，是为表面模型。

【参考文献】：
期刊论文
[1]非水溶剂Li-O2电池锂负极研究进展（英文）[J]. 张彦涛,刘圳杰,王佳伟,王亮,彭章泉.  物理化学学报. 2017(03)



本文编号：3431977