方形锂空气电池放电性能的研究

发布时间：2017-10-11 21:07

  本文关键词：方形锂空气电池放电性能的研究

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【摘要】：锂空气电池是具有最高理论比能量的新型电源系统,因此得到了越来越多的关注。虽然其应用前景广阔,但要走向实际应用仍然有很多问题去克服。本文针对方形软包体系的锂空气电池在空气中放电时空气电极膨胀等问题开展工作。综合运用恒流放电、EIS、XRD分析和SEM分析等方法对空气电极形貌、放电特性等进行了研究。制备的电池在25℃、湿度30%的空气中以0.1m A/cm2放电,截止电压为2.0V,放电时间达到1370h。经分析,空气电极膨胀导致的电荷转移阻抗增加是电池放电终止的主要原因。研究了空气电极中碳载量对电池放电性能的影响,结果表明,碳载量为14mg/cm2的空气电极电池放电时间最长,为1111h,比能量为402Wh/kg。采用尿素作为造孔剂,制作了双孔隙空气电极,使电池的放电性能提高了32%。通过溶胶-凝胶法成功制备了钙钛矿催化剂La Ni0.5Co0.5O3。催化剂含量为30%时,空气电极的放电时间为1131h,而且在大电流密度下也具有很好的放电性能。以Li PF6为锂盐,分别考察了不同溶剂对锂空气电池放电性能的影响,研究表明,PC/EC(1:1,vol%)、TEGDME、DMSO作为溶剂的电池放电时间分别为821h、840h和1076h,DMSO为溶剂展示出了最好的电化学性能。以DMSO为溶剂,分别考察了锂盐Li PF6、Li As F6、Li TFSI和Li Cl O4对电池放电性能的影响,研究表明,在0.1m A/cm2放电条件下,锂盐对电池的放电时间影响不大。使用P(VDF+HFP)对PE隔膜改性,减少了电池内部电荷转移阻抗,延长放电时间。
【关键词】：锂空气电池 软包电池 结构设计 性能 催化剂
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM911.41;O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 锂空气电池的分类及工作原理11-12
• 1.3 锂空气电池的研究进展12-15
• 1.3.1 锂空气电池电解液的研究13-14
• 1.3.2 锂空气电池空气电极研究14-15
• 1.3.3 锂空气电池催化剂研究15
• 1.4 锂空气电池的优点及面临的主要问题15-17
• 1.5 本文的研究意义以及主要研究内容17-21
• 1.5.1 研究意义17-19
• 1.5.2 主要研究内容19-21
• 第2章 实验部分21-24
• 2.1 主要试剂21-22
• 2.2 主要仪器22
• 2.3 物理及电化学性能测试22-24
• 2.3.1 X射线衍射(XRD)22
• 2.3.2 扫面电子显微镜(SEM)22-23
• 2.3.3 同步热分析(TGA-DSC)23
• 2.3.4 电化学阻抗谱(EIS)23
• 2.3.5 BET分析23
• 2.3.6 放电测试23-24
• 第3章 方形锂空气电池的结构设计及失效分析24-36
• 3.1 前言24-25
• 3.2 实验部分25-26
• 3.2.1 方形软包电池的结构设计25
• 3.2.2 空气电极的制备25
• 3.2.3 参比电极制备25-26
• 3.2.4 电池的装配26
• 3.2.5 电化学分析26
• 3.2.6 样品表征26
• 3.3 结果与讨论26-35
• 3.3.1 压制温度对电池的影响26-27
• 3.3.2 电池的放电曲线27-29
• 3.3.3 方形电池失效分析29-34
• 3.3.4 方形电池重量分布34
• 3.3.5 方型电池的减重分析34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 方型锂空气电池的性能改进36-56
• 4.1 前言36-37
• 4.2 实验部分37-39
• 4.2.1 LNCO催化剂的制备37
• 4.2.2 不同碳载量电极的制备37-38
• 4.2.3 双孔隙电极的制备38
• 4.2.4 KB-LNCO空气电极的制备38
• 4.2.5 电解液的配置38-39
• 4.2.6 隔膜的改性39
• 4.3 结果与讨论39-54
• 4.3.1 双孔隙空气电极的制备与电化学性能39-45
• 4.3.2 钙钛矿双效催化剂制备与电化学性能45-49
• 4.3.3 电解液的优化49-53
• 4.3.4 软包电池隔膜改性53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果62-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

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本文编号：1014732