二氧化錳基催化劑在可充鋰空氣電池中應(yīng)用研究.pdf

1、可充鋰空氣電池因具有高能量密度（3458 Wh kg-1，以放電產(chǎn)物計(jì)算）、綠色環(huán)保等性能備受關(guān)注。但是目前可充鋰空氣電池的推廣和運(yùn)用仍然受到充放電極化大、能量效率低、循環(huán)差、副反應(yīng)等諸多限制。開發(fā)高活性，低成本的正極催化劑是解決可充鋰空氣電池實(shí)際運(yùn)用問題的關(guān)鍵。MnO2基催化劑做為一類非貴金屬基催化劑，因?yàn)槠洵h(huán)境友好，成本低廉和儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)成為最具有應(yīng)用前景的催化劑之一。但是二氧化錳本身電催化活性較低。因此本文運(yùn)用了電化學(xué)原位鋰化和

2、與氧化物復(fù)合的改性方法，簡(jiǎn)單、新穎和高效的提高了其在鋰空氣電池中的催化性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出把廢棄鋰錳電池中的活性物質(zhì)鋰化后的二氧化錳正極，在通入空氣后再利用于可充鋰空氣電池中。首次提出可充金屬空氣電池正極催化劑的電化學(xué)鋰化制備方法，運(yùn)用電化學(xué)原位鋰化的方法得到了不同鋰化態(tài)的 MnO2。而且研究了鋰化 MnO2電極的鋰空氣正極催化活性與鋰化程度的關(guān)系，其中在鋰化程度達(dá)到計(jì)量比為 Li0.50MnO2時(shí)體現(xiàn)出最佳的鋰

3、空氣電池催化性能，充放電容量高達(dá)10823 mAh gcarbon-1，保持循環(huán)周期在190圈以上。⑵正極催化劑的微觀形貌和結(jié)構(gòu)都對(duì)鋰空氣電池的電學(xué)性能有著重要的影響。本文在空氣電極集流體（泡沫鎳基材）上原位生長(zhǎng)四氧化三鈷陣列后，通過水熱法制備出與之復(fù)合的二氧化錳納米片。這種方法得到的復(fù)合的氧化物不僅體現(xiàn)出了優(yōu)異的氧還原（ORR）和氧析出（OER）性能并降低充放電極化到0.72 V，而且多孔結(jié)構(gòu)的催化劑提供了大量的活性位點(diǎn)并對(duì)放電產(chǎn)物的