锂氧气电池中新型氧化还原介质的开发与同步辐射原位HRXRD的应用
发布时间：2021-08-28 04:56
锂氧气电池因其超高的理论能量密度受到了学者们越来越多的关注,被认为最可能的下一代储能体系,有望在电动汽车、野外、军事、水上装备等实现应用。锂氧气电池由锂负极、电解液、隔膜及氧气正极构成。相比于其他体系的锂氧气电池体系,有机体系锂氧气电池具有充电平台高,安全性强等优点,然而由于放电产物过氧化锂（Li2O2）不溶于电解液且导电性差等,造成了锂氧气电池面临着充电电压高,循环寿命差等问题。所以提高锂氧气电池性能的关键是在充电过程中高效快速分解Li2O2。目前主要有采用开发固态正极催化材料和可溶性氧化还原介质（redoxmediator,RM）两种方法,相较于正极的固态催化剂开发,可溶于电解液中的redox mediator可作为电子传输的载体,与Li2O2有更加充分的接触和更快的电子传输能力,从而能更好地分解Li2O2。本论文从开发新型稳定的RM出发,首次提出了可溶性分子二茂钌（ruthenocene,Ruc）作为RM用于锂氧气电池中。循环伏安法（cyclic voltammetry,CV）、充放电测试等电化学测试结果均表明Ruc在锂氧气电池中可有效降低充电电压达610 mV,显著提高电池的循...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?（ａ）有机体系锂氧气电池（ｂ）水系锂氧气电池（ｃ）固体电解质体系锂氧气电池（ｄ）混合??体系锂氧气电池［７１??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?（ａ）?Ａｐｒ?
浙汀大学硕丨：毕、丨ｋ论文?实验方法??Ｓｉ?１?＾?４?ｂ?ｍｍｍ?丨＿．３雕??＿?，丨一ｇ??丨■伽??图３．１?（ａ）三电极：１对电极铂网，２工作电极金片，３参比电极银丝，４导气管（ｂ）电解??池：５液面进气口，６出气口??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?（ａ）?ｔｈｒｅｅ－ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：?１?ｐｌａｔｉｎｕｍ?ｎｅｔ?ａｓ?ｃｏｕｎｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，?２?ｇｏｌｄ?ｓｈｅｅｔ?ａｓ?ｗｏｒｋｉｎｇ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，?３?ｓｉｌｖｅｒ?ｗｉｒｅ?ａｓ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．?４?ｗｉｎｄｐｉｐｅ?（ｂ）?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｂａｔｔｅｒｙ：?５?ｇａｓ?ｉｎｔａｋｅ?ｏｎ??ｌｉｑｕｉｄ?ｌｅｖｅｌ，?６?ｇａｓ?ｏｕｔｌｅｔ??电解池为自行设计加工。如图３．１所示，池体为６?口，其中１、２和３?口分??别对电极铂网，工作电极金片，参比电极银丝。４为长导气管，可伸到液面以下，??在通气后可在溶液中不断鼓泡，使得溶液内部被氧气或氬气饱和。５?口为液面进??气口，为了保持在测试过程中液面维持氧气或氩气的氛围，且要避免长进气口??通气时对于溶液的搅动，应在测试箱外通过一个电磁阀控制气路的切换，测试??开始后应关闭长进气口，接通短进气口维持液面的气体氛围。６为出气口。??「觀??１９??
浙江人学硕士毕业论文?锂氧气电池中新型稳定ＲＭ的开发??原过程不会产生影响，这也排除在锂氧气电池中因为氧气与ＲＵＣ分子发生反应??而被消耗。??：＇ｉ?ｊＴ??｜〇．２－?—Ａｒ?叫?／??Ｉ?ｊｌ??Ｉ．，?／?ｔ??２．０?２．５?３．０?，?３．５?４．０??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ?ｖｓ?Ｌｉ＋／Ｌｉ）??图４．２?Ｒｕｅ在Ａｒ气氛围下ＣＶ曲线的分析??Ｆｉｇｕｒｅ?４．２?ｔｈｅ?ａｎｙｓｉｓ?ｏｆ?ＣＶ?ｒｅｓｕｌｔ?ａｔ?Ａｒ?ａｔｍｏｓｈｐｅｒｅ．??图４．２中Ｒｕｅ的氧化峰的峰电流（Ｉｐ，ａ）为０．４１?ｍＡ，Ｒｕｅ的还原峰的峰电流（Ｉｐ，ｃ）??为０．４０ｍＡ，则Ｉｐ．ａ／Ｉｐ．ｃ的值接近１，表明氧化峰与还原峰高度对称，Ｒｕｅ在电解??液中的得失电子而产生的氧化还原反应高度可逆。??４．３．２?Ｒｕｅ在电池首圈充故电中测试??由ＣＶ曲线可知Ｒｕｅ分子具有合适的氧化还原电位，在理论上可作为ＲＭ，??起到在锂氧气电池中降低ＯＥＲ过程过电位的催化作用。在锂氧气电池中，以纯??碳ＫＢ为正极材料，不添加任何其他正极催化剂，通过对比有无Ｒｕｅ分子的锂氧??气电池的首圈充放电曲线的放电电压平台，对Ｒｕｅ实际是否具有催化ＯＥＲ反应、??降低充电电压的作用进行评价。??２８??
本文编号：3367838
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?（ａ）有机体系锂氧气电池（ｂ）水系锂氧气电池（ｃ）固体电解质体系锂氧气电池（ｄ）混合??体系锂氧气电池［７１??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?（ａ）?Ａｐｒ?
浙汀大学硕丨：毕、丨ｋ论文?实验方法??Ｓｉ?１?＾?４?ｂ?ｍｍｍ?丨＿．３雕??＿?，丨一ｇ??丨■伽??图３．１?（ａ）三电极：１对电极铂网，２工作电极金片，３参比电极银丝，４导气管（ｂ）电解??池：５液面进气口，６出气口??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?（ａ）?ｔｈｒｅｅ－ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：?１?ｐｌａｔｉｎｕｍ?ｎｅｔ?ａｓ?ｃｏｕｎｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，?２?ｇｏｌｄ?ｓｈｅｅｔ?ａｓ?ｗｏｒｋｉｎｇ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，?３?ｓｉｌｖｅｒ?ｗｉｒｅ?ａｓ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．?４?ｗｉｎｄｐｉｐｅ?（ｂ）?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｂａｔｔｅｒｙ：?５?ｇａｓ?ｉｎｔａｋｅ?ｏｎ??ｌｉｑｕｉｄ?ｌｅｖｅｌ，?６?ｇａｓ?ｏｕｔｌｅｔ??电解池为自行设计加工。如图３．１所示，池体为６?口，其中１、２和３?口分??别对电极铂网，工作电极金片，参比电极银丝。４为长导气管，可伸到液面以下，??在通气后可在溶液中不断鼓泡，使得溶液内部被氧气或氬气饱和。５?口为液面进??气口，为了保持在测试过程中液面维持氧气或氩气的氛围，且要避免长进气口??通气时对于溶液的搅动，应在测试箱外通过一个电磁阀控制气路的切换，测试??开始后应关闭长进气口，接通短进气口维持液面的气体氛围。６为出气口。??「觀??１９??
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