四氧化三铁复合碳纳米材料制备及其锂空气电池性能研究

发布时间：2024-03-23 21:35

　　锂离子电池是目前应用最为广泛的储能方式,但在快速发展的今天,锂离子电池的能量密度难以满足作为动力电池的需求,因此开发新型高能量密度电池是当前研究的重点。而锂空气电池以其极高的理论能量密度(11,400 kWh),环境友好等特性受到广泛关注,但是锂空气电池仍存在较多问题,如正极放电产物沉积导致失效、金属锂负极易受到腐蚀、正极催化效率较低等问题。其中正极优化是解决锂空气电池难题的重要手段。因此本文采用价格低廉、催化性能优秀的四氧化三铁与碳纳米材料进行复合作为锂空气电池的正极材料。本文通过一步回流法制备了四氧化三铁-碳纳米管复合材料并进行了锂空气电池性能的测试。在物理表征的过程中可以看出制备得到的碳纳米管在四氧化三铁的作用下相互交联形成了均匀网络状的结构。在0.5 A/g的电流密度下,首次放电容量达到7200 mAh/g;在0.5 A/g的电流密度,限制容量为500 mAh/g的条件下可稳定循环84次。在SEM图像中可以看出,放电产物以四氧化三铁复合碳纳米管网络结构为基底定向生长,防止了输氧通道的堵塞,进而提高了正极的电化学性能。本文通过一种模板化学气相沉积法制备得到了三维石墨烯,并通过旋涂...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1锂离子电池与水系及有机体系锂空气电池原理示意图

图1.1锂离子电池与水系及有机体系锂空气电池原理示意图[1]Figure1.1Illustrationoflithium-ionbattery,aqueousandnon-aqueouslithium-airbattery在有机体系锂空气电池的放电过程中，....

图1.2有机体系锂空气电池目前的问题[1]

图1.2有机体系锂空气电池目前的问题[1]Figure1.2CurrentproblemsofNon-aqueouslithium-airbattery1.3正极材料的类型前文提到，由于固态电解质的离子传导率有限，水系电解液对金属锂负极的腐蚀难以控制，有机电解....

图1.3自支撑活性碳纳米纤维薄膜制备示意图及首次放电曲线

好的催化效果，在0.2A/g的电流密度下达到10,500mAh/g的放电容量，且稳定循环次数达到80次。不同于其他材料的是，过渡金属氧化物具备不同的晶型例如：尖晶石类，钙钛矿类等。而其中过渡金属可通过不同金属原子的掺杂组合成为多金属氧化物改进其电子结构进而提高高效....

图1.4氮掺杂多孔石墨烯示意图及性能Figure1.4Illustrationandperformanceofnitrogen-dopedholeygrapheme

图1.4氮掺杂多孔石墨烯示意图及性能.4Illustrationandperformanceofnitrogen-dopedholeyg备了三维规则排布的多孔FePO4作为锂空气电池的00次，在0.1A/g的电流密度下达到17,000mAh/三维....

本文编号：3936498