纳米多孔碳材料的合成及其在锂氧电池中的应用

发布时间：2021-05-25 16:05

　　金属空气电池作为新一代极具潜力的动力电池体系而备受关注,有可能为突破目前电动汽车续航瓶颈提供一套可行的解决方案,并在航空航天、军事等领域有极广泛的应用前景。综合考虑工作电压、理论能量密度及比容量等因素,锂氧电池相比于其它金属空气电池优势明显,近年来受到了非常广泛的关注。但目前锂空气电池的应用仍存在许多问题,而电极材料的选择和结构的优化被认为是解决这些问题的有效手段。目前已有多种类型的材料被应用于空气正极,例如碳材料、氧化物和配位聚合物等。其中碳材料具有比表面积大、导电性好、稳定性强、可调控等优势,已成为最具潜力的一类锂空气电池正极材料。由于正极材料的微观孔结构会影响氧在空气电极界面的扩散以及电解液在空气电极中的扩散,最终极大影响锂空电池的性能,所以碳材料中不同孔结构的合成与系统性的应用研究尤为重要。以此为背景,本文开发了一种合成二级孔道碳材料的方法,并进一步通过调控二级孔道的结构,较为系统地研究了碳材料孔结构对锂空气电池性能的影响。本文的第一部分通过直接碳化金属有机框架材料（ZIF-8和MnPB）制备了两种碳材料（ZC和MC）,并将它们用于锂氧电池的正极。结果发现,MC碳材料的首圈充放... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 锂空气电池简介
    1.3 金属有机框架材料(MOFs)概述
    1.4 纳米多孔碳材料概述
    1.5 本文的研究内容
第二章 实验方法与原理
    2.1 实验所用的试剂与仪器
    2.2 材料结构表征
        2.2.1 粉末X射线衍射(PXRD)
        2.2.2 热重分析(TGA)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.5 氮气吸附测试
        2.2.6 拉曼光谱分析(Raman)
        2.2.7 动态光散射分析(DLS)
    2.3 材料电化学性能方面的测试
        2.3.1 恒流充放电测试
        2.3.2 循环伏安法测试
第三章 MOFs衍生的纳米多孔碳材料的合成及其用作锂氧电池正极材料时的性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料的合成方法
        3.2.2 材料的电化学表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 ZIF-8、MnPB及其衍生的碳材料的基础表征
        3.3.2 ZC与MC的电化学性能研究
    3.4 本章小结
第四章 具有二级孔道的MOFs衍生碳材料的合成(DPCN-dual)及其在锂氧电池中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 DPCN-dual材料的制备过程
        4.2.2 材料的电化学表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 150PCN-dual的结构及电化学性能表征
        4.3.2 不同孔径的DPCN-dual的表征及电化学性能测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
学术论文
后记



本文编号：3205625