Fe-N-C-石墨烯海綿復(fù)合物的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著便攜電子市場(chǎng)的發(fā)展和交通運(yùn)輸電氣化程度的提高，能量存儲(chǔ)越來(lái)越受到人們的青睞。長(zhǎng)期以來(lái)，鋰離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但其有限的能量密度和功率密度限制了其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的使用。近幾年來(lái)，鋰空氣電池由于具有超高的理論能量密度（~11400Wh kg-1）而受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，具有廣闊的應(yīng)用前景。鋰空氣電池主要是由金屬鋰負(fù)極、多孔正極、催化劑、電解液組成。根據(jù)電解液種類和電池結(jié)構(gòu)的不同，鋰空氣電池可以分為水系、有機(jī)系、混合

2、體系和全固態(tài)鋰空氣電池。關(guān)于鋰空氣電池的研究主要集中于正極材料、氧化還原催化劑、電解質(zhì)等方面。本文以有機(jī)系鋰空氣電池為研究對(duì)象，主要針對(duì)正極材料和氧化還原催化劑方面，探討Fe-N-C催化劑與三維石墨烯海綿復(fù)合物作為鋰空氣電池正極材料的性能研究。
　　基于Fe-N-C范疇的非貴金屬催化劑作為氧氣還原催化劑（ORR）在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了較多的研究。然而其在鋰空氣電池中的催化性并未得到廣泛關(guān)注。本文將介紹一

3、種較為簡(jiǎn)單的方法在高導(dǎo)電性、超輕三維石墨烯海綿上合成Fe-N-C催化劑。首先，通過(guò)水熱、凍干的過(guò)程合成三維石墨烯海綿，再使其與催化劑前驅(qū)體復(fù)合，通過(guò)前驅(qū)體的熱分解，得到三維石墨烯與Fe-N-C催化劑的復(fù)合物。透射電鏡（TEM）表征表明Fe-N-C催化劑均勻分布在石墨烯片層上，且通過(guò)本合成方法可以使催化劑與石墨烯片層有效結(jié)合，保證其具有良好的電子導(dǎo)電性。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，F(xiàn)e-N-C催化劑與3D石墨烯的復(fù)合物作為鋰空氣電池的正極材料與純