隨著環(huán)境污染的日益加劇和化石燃料的逐步耗盡,對(duì)于可再生能源的利用已經(jīng)是未來社會(huì)發(fā)展的大勢(shì)所趨。這一背景下,人們對(duì)于具有更高比能量、更長(zhǎng)循環(huán)壽命的新型綠色儲(chǔ)能裝置的需求也越來越迫切。作為一種目前最為常見的電能儲(chǔ)存裝置,現(xiàn)有鋰離子電池體系將無法滿足未來許多應(yīng)用場(chǎng)景下(例如長(zhǎng)續(xù)航里程電動(dòng)汽車、無人機(jī)和智能電網(wǎng)等)的儲(chǔ)能需求。近年來,一種新型電池體系一-鋰-空氣電池吸引了研究人員的注意。不同于目前鋰離子電池的基于鋰離子嵌入脫出電極材料的電極反應(yīng),鋰-空氣電池通過放電產(chǎn)物過氧化鋰在正極上的可逆沉積與分解來實(shí)現(xiàn)能量的釋放和儲(chǔ)存。理論上,鋰-空氣電池具有3582 Wh·kg-1的比能量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有電池體系。并且作為鋰-空氣電池放電過程中電極活性材料的02可以直接從空氣中獲取,避免了制造過程中過渡金屬元素(鎳、鈷、錳等)的使用。這一特性使得鋰-空氣電池在具有更高比能量的同時(shí)兼具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然,作為一種新型電池體系,鋰-空氣電池的發(fā)展還存在著許多問題和挑戰(zhàn)。其中最為嚴(yán)峻的問題之一就是在電池的運(yùn)行過程中放電產(chǎn)物過氧化鋰會(huì)和空氣中的二氧化碳和水反應(yīng)生成副產(chǎn)物L(fēng)i2CO3和LiOH。這兩種副產(chǎn)...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１鋰－空氣電池和現(xiàn)有商用電池體系比能量對(duì)比??

圖１．２?（ａ）有機(jī)電解液鋰氧氣電池和（ｂ）水系電解液鋰氧氣電池示意圖［１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?（ａ）?ｎｏｎ－ａｑｕｅｏｕｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ａｑｕｅｏｕｓ?Ｌｉ－〇２??

圖１．３ＲＵ－ＧＡ材料示意圖及其電化學(xué)性能

很多貴金屬材料易于吸附反應(yīng)物并具有高催化活性，因此被廣泛應(yīng)用于鋰－??空氣電池的正極材料改性研究中。例如，周豪慎課題組［１５，１６］報(bào)道了將Ｒｕ作為??鋰－空氣電池正極催化劑材料的研究工作。如圖１．３ａ？ｃ所示，他們制備了由納米??５??

圖１．４氧化還原電子對(duì)作為電解液添加劑在鋰－空氣電池充電過程中作用機(jī)理??

引起了人們的關(guān)注［６３－６７］。這類氧化還原電子對(duì)催化劑主要指的是可以與Ｌｉ２０２??發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將其氧化的可溶性分子�？紤]到Ｌｉ２０２不可溶，使用這種催化劑可??以另一個(gè)角度解決反應(yīng)物和催化劑不可擴(kuò)散的問題。如圖１．４所示，在ＯＥＲ過??程中，ＲＭ分子首先在電極上失電子形成ＲＭ....

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