二氧化钌修饰的碳纳米管在锂—二氧化碳电池正极中的应用

发布时间：2021-03-24 16:58

　　锂-二氧化碳电池由于具有超高的理论比容量和捕获CO2的能力,引起了科研工作者广泛关注。但是,锂-二氧化碳电池的放电产物Li2CO3具有反应活性低、分解电位高等特点,所以难以在低于4.0V的电位下实现完全分解。当电池多次循环后,Li2C03容易在电极表面堆积造,成多孔电极堵塞,从而影响电池的动力学过程、循环性能和使用寿命。并且,过高的充电电位不利于电解液的稳定。同时,由于Li2C03在有机电解液中很难溶解,且导电性极差,限制了自身沿着催化剂表面垂直方向生长的能力,极大地降低了电池的放电容量。因此,开发具有高比表面积和活化Li2C03能力的高效催化剂,对提升电池的整体性能具有非常重要的作用。此外,解决锂-二氧化碳电池中碳酸盐的堆积问题,对推进锂-空气电池的实际应用也具有十分重要的意义。本论文从当前锂-二氧化碳电池面临的重要挑战出发,采用二氧化钌与碳纳米管的复合材料（CNT@Ru02）作为锂-二氧化碳电池正极催化剂,以降低Li2C03的分解电位。上述材料结合了CNT导电性好、比表面积大和Ru02催化性能好的优点,相较于纯的CNT,材料表现出了更好的循环性能和更低的充电电位,极大的提升了电池的... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１锂－二氧化碳电池结构示意图??２??

电池循环性能比纯碳材料更优异的原因。而且Ｒｕ催化反应充电的电??位仅在３．８?Ｖ左右，大幅提升了锂－二氧化碳电池的能量转化效率。他们提出的??两种不同的充电路径，如图１．２所示［２５，２６］。在放电过程中，负极的金属锂失去电??子，在电解液中形成Ｌｉ＋，并向外电路提供一个电子。正极上Ｌｉ＋和Ｃ０２在活性??位点附近结合生成Ｃ和Ｌｉ２Ｃ〇３。充电过程涉及两个不同的反应路径，其中一个??３??

４．５Ｖ后的ＴＥＭ图；ＢＮ－ｈＧ电极原始状态、首次放电、充电（ｄ）ＸＲＤ图和（ｅ）ＥＩＳ图Ｗ??Ｄａｉ?Ｌｉｍｉｎｇ等人设计了一种双功能的石墨烯基材料，并将其用作裡－二氧化??碳电池正极催化剂［３叱如图１．３所示，通过将石墨烯氧化，使石墨烯表面产生大??量的缺陷，并在后续处理时掺杂Ｂ和Ｎ，形成Ｂ和Ｎ共掺的多孔石墨烯（ＢＮ－ｈＧ）。??这样制备的ＢＮ－ｈＧ具有超高的比表面积且得益于Ｂ、Ｎ共掺带??来的优异的催化性能，电池表现出极高的可逆容量和明显降低的充放电极化。通??过ＴＥＭ，他们发现放电产物Ｌｉ２Ｃ０３颗粒尺寸仅在５０－２００?ｎｍ左右，这也是为什??么电池的循环性能非常好的原因。何平等人将ＤＥＭＳ和同位素标记结合，原位??分析了?Ｌｉ２Ｃ０３在充电过程中可能发生的反应，并发现ＬｈＣ０３在高电位下分解过??６??


本文编号：3098062