锂/空气电池高性能阴极的制备及其研究
发布时间：2022-02-22 12:00
金属空气电池由于较高的理论比容量密度和环境友好的特点,成为目前研究的热点。由于锂空气电池和其他金属空气电池相比具有最大的比容量密度,因而受到更多的关注。目前,实际比容量低,循环稳定性差,能量效率不高等问题严重制约了锂/空气电池的实际应用。普遍认为,空气阴极的结构和催化活性决定了锂/空气电池的性能。因此,对空气阴极进行设计和研究,是当下锂空气电池的研究热点之一。本论文通过使用天然的木头和木棉纤维等生物质制备了具有介孔结构的三维集成式木头基电极和木棉基电极,并作为空气阴极应用到锂/空气电池中,表现出很好的性能。木头基电极作为空气阴极具有可再生、超强循环稳定性的特点;而木棉基电极作为空气阴极则具有很好的柔韧性。研究的内容包括:（1）通过对天然木头进行碳化、活化、负载纳米RuO2,设计制备了基于木头的、具有三维功能化孔道阵列结构的可再生空气阴极,并应用于锂/空气电池。通过优化活化失重率、RuO2负载量等实验参数,测试了空气阴极的电化学性能。研究结果表明,该阴极的放电面积比容量达8 mAh cm-2(13295 mAh g
【文章来源】：华南理工大学广东省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
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂/空气电池结构和原理
1.2.1 水系锂/空气电池
1.2.2 有机体系锂/空气电池
1.2.3 水-有机双电解质锂/空气电池
1.2.4 固体电解质锂/空气电池
1.3 过氧化锂的形成与分解机理
1.4 锂/空气电池空气阴极的研究进展
1.4.1 空气阴极结构
1.4.2 碳基催化剂
1.4.3 非碳基催化剂
1.5 选题的意义和研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料及化学试剂
2.2 实验主要仪器和设备
2.3 实验方法
2.4 材料表征
2.4.1 X射线衍射分析(XRD)
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.3 透射电子显微镜(TEM)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.5 氮气吸脱附分析(BET)
2.4.6 拉曼光谱分析(Raman)
2.4.7 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)
2.5 锂/空气电池的组装与电化学性能表征
2.5.1 电池组装
2.5.2 电化学性能表征
第三章 木头基可再生阴极的制备及其在锂/空气电池中的应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 木头基碳材料(wd-C)的制备
3.2.2 RuO_2修饰的木头基碳材料(RuO_2/wd-C)的制备
3.2.3 RuO_2修饰的氮化木头基碳材料(RuO_2/wd-N-C)的制备
3.2.4 空气阴极制备
3.2.5 再生电极制备
3.2.6 测试过程中O_2流通考察
3.3 结果与讨论
3.3.1 条件优化
3.3.2 材料表征
3.3.3 性能评价
3.4 本章小结
第四章 木棉基柔性电极的制备及其作为锂/空气电池空气阴极的性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 木棉基柔性电极(k-AC)的制备
4.2.2 空气阴极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 形貌表征
4.3.2 性能评价
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent developments of aprotic lithium-oxygen batteries:functional materials determine the electrochemical performance[J]. Xin Guo,Bing Sun,Dawei Su,Xiaoxue Liu,Hao Liu,Yong WangDepartment of Chemical Engineering,School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Guoxiu Wang. Science Bulletin. 2017(06)
[2]Nanocarbons and their hybrids as catalysts for non-aqueous lithium–oxygen batteries[J]. Yunchuan Tu,Dehui Deng,Xinhe Bao. Journal of Energy Chemistry. 2016(06)
[3]Nanostructured energy materials for electrochemical energy conversion and storage: A review[J]. Xueqiang Zhang,Xinbing Cheng,Qiang Zhang. Journal of Energy Chemistry. 2016(06)
本文编号：3639399
【文章来源】：华南理工大学广东省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
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂/空气电池结构和原理
1.2.1 水系锂/空气电池
1.2.2 有机体系锂/空气电池
1.2.3 水-有机双电解质锂/空气电池
1.2.4 固体电解质锂/空气电池
1.3 过氧化锂的形成与分解机理
1.4 锂/空气电池空气阴极的研究进展
1.4.1 空气阴极结构
1.4.2 碳基催化剂
1.4.3 非碳基催化剂
1.5 选题的意义和研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料及化学试剂
2.2 实验主要仪器和设备
2.3 实验方法
2.4 材料表征
2.4.1 X射线衍射分析(XRD)
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.3 透射电子显微镜(TEM)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.5 氮气吸脱附分析(BET)
2.4.6 拉曼光谱分析(Raman)
2.4.7 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)
2.5 锂/空气电池的组装与电化学性能表征
2.5.1 电池组装
2.5.2 电化学性能表征
第三章 木头基可再生阴极的制备及其在锂/空气电池中的应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 木头基碳材料(wd-C)的制备
3.2.2 RuO_2修饰的木头基碳材料(RuO_2/wd-C)的制备
3.2.3 RuO_2修饰的氮化木头基碳材料(RuO_2/wd-N-C)的制备
3.2.4 空气阴极制备
3.2.5 再生电极制备
3.2.6 测试过程中O_2流通考察
3.3 结果与讨论
3.3.1 条件优化
3.3.2 材料表征
3.3.3 性能评价
3.4 本章小结
第四章 木棉基柔性电极的制备及其作为锂/空气电池空气阴极的性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 木棉基柔性电极(k-AC)的制备
4.2.2 空气阴极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 形貌表征
4.3.2 性能评价
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent developments of aprotic lithium-oxygen batteries:functional materials determine the electrochemical performance[J]. Xin Guo,Bing Sun,Dawei Su,Xiaoxue Liu,Hao Liu,Yong WangDepartment of Chemical Engineering,School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Guoxiu Wang. Science Bulletin. 2017(06)
[2]Nanocarbons and their hybrids as catalysts for non-aqueous lithium–oxygen batteries[J]. Yunchuan Tu,Dehui Deng,Xinhe Bao. Journal of Energy Chemistry. 2016(06)
[3]Nanostructured energy materials for electrochemical energy conversion and storage: A review[J]. Xueqiang Zhang,Xinbing Cheng,Qiang Zhang. Journal of Energy Chemistry. 2016(06)
本文编号：3639399
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3639399.html
教材专著
