石墨烯与钙钛矿型氧化物在锂空气电池中的电化学性能研究

发布时间：2023-06-03 01:33

　　为了解决能源短缺问题,人们开始寻求可再生的新能源代替传统的化石燃料。在过去的三十年里,锂空气电池因其具有很高的理论比能量(11140WhKg-1)而引起科研工作者广泛的关注。然而,锂空气电池还面临着库伦效率低、倍率性能差、循环性能不理想等问题,并且氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的动力学缓慢会使其过电势过高,进而影响比容量和循环寿命。因此,需要研究高效的双功能催化剂来解决锂空气电池存在的问题。本文制备了以石墨烯作为碳载体,La0.5Sr0.5CoO3-δ(LSCO)及其改性为催化剂的空气电极,研究了 LSCO及其改性对空气电极电化学性能的影响,并探究了锂空气电池的反应机理。本论文采用改进的Hummers合成了氧化石墨(GO),微波剥离法制备了微波膨胀石墨烯(MEGO)。采用XRD、Raman和SEM等手段进行结构分析,结果表明:GO经过微波处理后被还原成褶皱状的MEGO纳米片层。电化学测试结果表明:电压范围为2.0-4.5 V,电流密度为200 mAg-1时,纯MEGO电极的放电比容量为20793 mAhg-1,库伦效率为75%,过电势是1.66V。当电流密度为200mAg-...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂空气电池的简介
        1.2.1 锂空气电池的概述
        1.2.2 锂空气电池的分类
    1.3 锂空气电池阴极催化剂的研究
        1.3.1 碳载体兼催化剂
        1.3.2 金属氧化物
        1.3.3 钙钛矿型复合氧化物
    1.4 钙钛矿型氧化物催化剂的研究进展
        1.4.1 钙钛矿型氧化物的结构
        1.4.2 钙钛矿型氧化物的制备方法
        1.4.3 钙钛矿型氧化物的催化机理
    1.5 本论文的研究目的和内容
第二章 实验与测试方法
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 材料的主要表征方法
        2.3.1 综合热重分析(TGA/TG)
        2.3.2 X-射线粉末衍射(XRD)
        2.3.3 拉曼光谱(Raman)
        2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)
    2.4 电化学性能测试方法
        2.4.1 恒电流充电/放电
        2.4.2 循环伏安测试
        2.4.3 交流阻抗测试
    2.5 锂空气电池的组装方法
        2.5.1 空气电极的制备
        2.5.2 锂空气电池的组装
第三章 石墨烯与La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ催化剂的制备及电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 MEGO的制备及物理表征
        3.2.1 氧化石墨(GO)的制备
        3.2.2 MEGO的制备
        3.2.3 MEGO的物理表征及结构分析
    3.3 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ的制备及表征
        3.3.1 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ的制备
        3.3.2 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ的物理表征及结构分析
    3.4 锂空气电池电化学性能研究
        3.4.1 循环伏安法分析
        3.4.2 恒流充放电曲线分析
        3.4.3 倍率性能测试
        3.4.4 循环性能测试
        3.4.5 电化学阻抗分析
    3.5 锂空气电池机理研究
    3.6 本章小结
第四章 La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ催化剂的改性及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 La_0.5Sr_0.5Co_0.9X_0.1O_3-δ(X=Fe/Ni)的制备及表征
        4.2.1 La_0.5Sr_0.5Co_0.9X_0.1O_3-δ(X=Fe/Ni)的制备
        4.2.2 La_0.5Sr_0.5Co_0.9X_0.1O_3-δ的物理表征
    4.3 锂空气电池电化学性能研究
        4.3.1 循环伏安法分析
        4.3.2 恒流充放电曲线分析
        4.3.3 倍率性能测试
        4.3.4 循环性能测试
        4.3.5 电化学阻抗分析
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3828409