有机体系锂空气电池防水透氧层的制备与性能研究

发布时间：2023-10-22 13:59

　　随着电动汽车的大力发展,传统的锂离子电池技术已无法满足能量密度的要求,迫切需要研究和开发一种高比能量的新型二次电池。锂空气电池具有比锂离子电池高十倍以上的理论比容量(3860 mAh g-1)和比能量(11425 Wh kg-1),有望成为下一代的电动车用储能系统。然而在现阶段,由于空气中H2O和CO2会对电池带来严重的副反应,甚至引起安全问题,大多数的锂空气电池都是在纯氧条件下工作。因此研究应用于在环境空气中工作的锂空气电池的防水透氧层具有重要的理论和实际应用意义。本论文将一种全氟碳化合物(PFC)和硅油(PDMS)混合制备成一种液态的防水透氧层,并将其应用于锂空气电池中,在相对湿度为68%的环境空气下实现了较高的充放电性能。结果表明在电流密度为0.1mA cm-2时,在环境空气中,使用防水透氧层的锂空气电池首次放电比容量为4991 mAh g-1,与锂氧电池的5363 mAh g-1接近,远高于无防水透氧层锂空气电池的比容量1936 mAh g-1。在500 mAh g-1等容量循环模式下,使用防水透氧层锂空气电池可以稳定运行41次循环,接近于在氧气气氛中工作的锂氧电池的47次循环...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及选题意义
    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
            1.2.2.1 水系锂空气电池
            1.2.2.2 有机体系锂空气电池
            1.2.2.3 水-有机混合体系锂空气电池
            1.2.2.4 固态体系锂空气电池
    1.3 锂空气电池面临的挑战
    1.4 锂空气电池防水透氧层的研究进展
        1.4.1 防水透氧层的特征
        1.4.2 防水透氧层的研究进展
    1.5 本论文的选题依据和研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
第二章 实验方法
    2.1 实验原料
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验
        2.2.1 泡沫镍基底的憎水处理
        2.2.2 空气电极的制备
        2.2.3 防水透氧层的制备
    2.3 锂空气电池的组装
    2.4 材料的物理表征
        2.4.1 全自动接触角测量仪
        2.4.2 X射线衍射(XRD)
        2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.4 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)
    2.5 电化学性能测试
        2.5.1 交流阻抗测试
        2.5.2 循环伏安测试
        2.5.3 线性扫描伏安测试
        2.5.4 恒流充放电测试
第三章 锂空气电池PFC-PDMS防水透氧层的性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验步骤
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PFC和PDMS的疏水性
        3.3.2 循环伏安性能
        3.3.3 倍率性能
        3.3.4 首次充放电测试
        3.3.5 循环性能
        3.3.6 交流阻抗性能
        3.3.7 放电产物的表征
        3.3.8 PFC-PDMS的水分扩散
        3.3.9 循环后防水透氧层表征
    3.4 本章小结
第四章 用于锂空气电池的高氧离子液体性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 电化学窗口测试
        4.3.2 线性扫描测试
        4.3.3 倍率测试
        4.3.4 完全充放电测试
        4.3.5 等容量测试
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
学术发表
致谢



本文编号：3856653