有機體系鋰空氣電池陰極鉑基催化劑的研究.pdf

1、鋰空氣電池具有超高比能量。有機體系鋰空氣電池陰極理想的可逆放電產物是Li2O2，但是由于電解液分解等原因，往往生成Li2CO3和烷基碳酸鋰等不可逆且絕緣的產物。本文重點研究在一定有機體系中具有雙效催化活性的鉑基催化劑。
　　首先，以微波乙二醇法制備的Pt/C催化劑在EC/DEC/EMC和二甲基亞砜（DMSO）兩種有機電解液體系鋰空氣電池中測試，發(fā)現EC/DEC/EMC體系鋰空氣電池幾乎沒有充電容量。DMSO體系鋰空氣電池完全放電比

2、容量為9298mAh/gC，充電比容量為1425.5mAh/gC，首次電壓效率（放電電壓與充電電壓之比）達78.1％。
　　在DMSO有機體系下合成并優(yōu)化PtM/C（M=Pd，Ru，Au）催化劑。XC-72、Super P、Ketjen Black（KB）三種碳載體組裝的鋰空氣電池中KB性能最好。限容1000mAh/g下，KB循環(huán)50次容量幾乎不衰減，且放電平臺一直穩(wěn)定在2.75V左右。以KB為載體，對比PtPd、PtRu、PtA

3、u三種Pt基合金對鋰空氣電池中催化劑性能的影響，研究表明Au對鋰空氣電池的循環(huán)穩(wěn)定性最有利。對比不同Pt、Au用量比例發(fā)現Au含量多對OER過程有利。合成不同結構的PtAu/XC-72催化劑，發(fā)現在限容1000mAh/g條件下，“碳載花簇”結構的h-PtAu/XC-72催化劑鋰空氣電池循環(huán)容量到第49次才下降超過10%，超出普通PtAu/XC-72催化劑45次。在DMSO體系下，PtAu/KB催化劑上氧還原反應按照一電子機理進行，首先形

4、成IrO2。
　　其次，IrO2有利于降低鋰空氣電池充電平臺，提高電壓效率。本文研究了以IrO2為載體的Pt催化劑的雙重催化作用。以不同含量的La2O3為模板制備IrO2并測試，研究表明La2O3含量為60%的IrO2（記為L6-IrO2）鋰空氣電池性能最好，首次充電平臺為3.58V，電壓效率高達78.5%，能穩(wěn)定循環(huán)24次。不同鉑載量的Pt/L6-IrO2中載鉑60%的鋰空氣電池性能最好。以P123（聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物，EO