石墨烯基空氣陰極催化劑的制備及性能研究.pdf

1、鋰空氣電池是一種比能量高、環(huán)境友好的新型能量存儲裝置，但是目前實際比容量較低、循環(huán)性能較差等缺點限制了其實用化進程。本文從優(yōu)化陰極結構、提升其催化性能的角度出發(fā)，制備高分散、高催化活性的陰極材料。本研究主要內容包括：
　?、挪捎梦⒉ㄝo助乙二醇法制備石墨烯，并將其與 Co3O4結合，研究結果表明，以Co3O4-XC-72、Co3O4-石墨烯為陰極材料的鋰空氣電池，首次放電比容量分別為1926 mAh/g、5205 mAh/g，放電電

2、壓均為2.5 V左右，說明石墨烯的加入可以有效提升 Co3O4的催化性能。當對放電比容量分進行一定限制時，電池放電平臺十分穩(wěn)定，并且隨著放電比容量的減小，電池的放電平臺逐漸提高，循環(huán)性能有所提升，當放電比容量為1000 mAh/g，電池的放電電壓為2.8 V，可以循環(huán)5次。分別采用機械混合法和原位蔗糖碳化法制備了Co3O4-石墨烯陰極材料，測試結果顯示，二者的放電比容量均為5200 mAh/g左右，原位蔗糖碳化法合成的陰極材料放電電壓可

3、以達到2.65V，相比于機械混合法的2.55V有所提高，但是不穩(wěn)定。
　　⑵采用微波輔助乙二醇法制備了Pt/石墨烯，Pt的粒徑約為2.5nm，并且在石墨烯表面均勻分散，無團聚現(xiàn)象，石墨烯層狀結構明顯，為單層與多層石墨的混合體，表面和邊緣比較粗糙，缺陷較多，材料微觀孔道均勻、豐富，利于氧氣的擴散，同時對電極反應具有一定的促進作用。以Pt/石墨烯為陰極材料的鋰空氣電池首次放電比容量為8878 mAh/g，放電電壓為2.6 V左右。隨著

4、Pt/石墨烯中載鉑量的提高，電池的放電比容量逐漸增加，放電電壓維持在2.6 V左右，當載鉑量達到20wt.％時，電池的比容量提升幅度較小，因此該陰極材料的最佳載鉑量為20wt.%。
　?、菍o3O4與Pt/石墨烯結合制備了Co3O4-Pt/石墨烯，其首次放電比容量可以達到8869 mAh/g，放電電壓為2.7 V，與Pt/石墨烯的催化性能相近，Co3O4的加入可以降低催化劑成本。隨著 Co3O4-Pt/石墨烯中載鉑量的提高，電池