納米β-FeOOH碳復(fù)合材料的鋰空氣電池正極性能研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)電源提出了更高的要求，尤其是對(duì)提高電池容量上的需求最為迫切。鋰空氣電池由于其具有接近于汽油的比能量，以及高于汽油的實(shí)際容量，使得鋰空氣電池得到了人們極大的關(guān)注。目前，鋰空氣電池中性能較好的催化劑大多為貴金屬，成本昂貴，所以尋找到一種廉價(jià)的，同時(shí)又能夠降低鋰空氣電池充放電過(guò)電位，提高其循環(huán)性能的空氣電極催化劑材料，可以極大地促進(jìn)鋰空氣電池的發(fā)展，其中過(guò)渡金屬(氫)氧化物具有極大的潛力。本文針對(duì)尋找一種過(guò)渡金屬(氫

2、)氧化物作為鋰空氣電池催化劑材料，合成得到了具有梭狀外貌的β-FeOOH納米棒，并將其分別與石墨烯和有序介孔碳(CMK)進(jìn)行復(fù)合，提高其導(dǎo)電性、比表面積和孔隙率，同時(shí)，分別對(duì)β-FeOOH納米棒和其碳復(fù)合材料在鋰空氣電池中的性能進(jìn)行了研究。
　　本課題研究了通過(guò)一步水熱法制備得到β-FeOOH納米棒的條件，并通過(guò)分析水熱溫度、反應(yīng)液濃度、水熱時(shí)間、溶劑成分等因素對(duì)合成產(chǎn)物的影響，并最終對(duì)合成條件進(jìn)行優(yōu)化，在80℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)，反

3、應(yīng)時(shí)間為4h，反應(yīng)液中FeCl3濃度為0.1 M的條件下，成功制備了高純度、顆粒長(zhǎng)度~500nm，顆粒直徑~100nm的β-FeOOH納米棒，并在此基礎(chǔ)上，制備了β-FeOOH/rGO和β-FeOOH/CMK兩種復(fù)合材料。
　　本課題將β-FeOOH納米棒以及β-FeOOH/rGO和β-FeOOH/CMK兩種碳復(fù)合材料作為催化劑，通過(guò)與導(dǎo)電添加劑Super P混合，制備了鋰空氣電池氣體擴(kuò)散電極。充放電循環(huán)測(cè)試表明，β-FeOOH納

4、米棒在鋰空氣電池中具有良好的催化活性，在電極中活性物質(zhì)與Super P比例為6:2時(shí)，比容量達(dá)到了4918mAh g(carbon)-1，同時(shí)在電流密度為200mA g(carbon)-1，限制比容量為600 mAh g(carbon)-1時(shí)，進(jìn)行了70余次循環(huán)，但在電流密度達(dá)到500mA g(carbon)-1時(shí)，循環(huán)次數(shù)急劇減少；采用β-FeOOH/rGO作為催化劑時(shí)，由于材料的比表面積和導(dǎo)電性的極大提高，其比容量達(dá)到了6000 m

5、Ah g(carbon)-1，在電流密度為500mA g(carbon)-1，限制比容量為600 mAh g(carbon)-1時(shí)，進(jìn)行了60次循環(huán)；β-FeOOH/CMK材料由于CMK極好的導(dǎo)電性和豐富的孔隙率，使其比容量得到了極大的提升，達(dá)到了作為9000 mAh g(carbon)-1，同時(shí)還具有穩(wěn)定的循環(huán)性能，在電流密度為500mA g(carbon)-1，限制比容量為600 mAh g(carbon)-1時(shí)，進(jìn)行了90次循環(huán)。