锂空气电池阴极催化剂pd%2fmno2%2fc制备及性能的研究

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1、国内图书分类号：O614.7学校代码：10213国际图书分类号：540密级：公开理学硕士学位论文锂空气电池阴极催化剂Pd/MnO2/C的制备及性能研究硕士研究生：张音导师：顾大明教授申请学位：理学硕士学科：无机化学所在单位：理学院答辩日期：2012年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O614.7U.D.C:540DissertationfortheMasterDegreeinScienceFABRICATIONANDPERFORMANCESINVESTIGATIONOFPd/MnO2/CAIRELEC

2、TRODECATALYSTFORLITHIUM-AIRBATTERYCandidate：ZhangYinSupervisor：Prof.GuDamingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：InorganicChemistryAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：June,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘

3、要近年来，全球能源危机和环境破坏状况日益严重，开发高效清洁的可再生能源已成为当务之急。二次电池作为一种能量转换与储存装置，在全球经济可持续发展的进程中占有重要地位，目前正向能量密度更高、更加安全、对环境更加友好的方向发展。金属空气电池拥有超高的比能量和对环境友好的特点，备受关注，其中，锂空气电池的理论能量密度高达3457Wh/kg，远超过目前已有的任何电池，有希望成为新一代的二次电池。然而，目前其实用化研究还处于探索阶段。实验采用氧化还原法、沉淀法以及水热法分别合成了一系列不同晶型的纳米二氧化锰及锰氧化物催化剂；采用微波辅助乙二醇

4、法制备了高效、高分散的锂空气电池阴极催化剂材料Pd/C及Pd/MnO2/C。实验研究了催化剂材料的结构、形貌以及电化学性能，并分析了不同影响因素，如催化剂碳载量、放电电流密度、放电深度以及电解液种类等对电池性能的影响。采用水热法合成的纳米α-MnO2粒径较小，约30nm，并且呈纳米棒结构，长度约为几个μm。当纳米二氧化锰的碳载量为10%时，催化剂MnO2/C表现出最佳的电化学性能，用扣式电池进行充放电实验，首次放电比容量达到597mAh/g（催化剂+粘结剂），其中电解液为离子液体，循环7次后放电容量衰减很快，最终放电终止于电解液挥

5、发和空气孔道被放电产物堵塞。采用微波辅助乙二醇法制催化剂Pd/C及Pd/MnO2/C，由于贵金属Pd的加入，锂空气电池的放电性能有了明显的提高，放电平台稳定在2.7~2.9V之间，开路电2压在2.9~3.1V，达到了理论值。电池在相对较大电流（0.10mA/cm）放电时拥有比较高的放电比容量，其中Pd/C催化剂作阴极材料时，电池放电比容量达1455mAh/g；Pd/MnO2/C催化剂作阴极材料是，电池放电比容量达1510mAh/g。关键词：锂空气电池；Pd基催化剂；微波辅助乙二醇工艺；水热法；离子液体-I-哈尔滨工业大学理学硕士学

6、位论文AbstractInrecentyears,globalenergycrisisandenvironmentaldestructionsituationisworsening,andthedevelopmentofefficientandcleanenergysourceshasbecomeimperative.Thesecondarybatteryasanenergyconverterplaysanimportantroleintheprocessoftheeconomicgrowth.Metal-airbatteries

7、,especiallylithium-airbatteryhashighenergyandenvironmentallyfriendlyfeatures,ofwhichthetheoreticalenergydensityofupto3457Wh/kg,farmorethananyothersecondarybatteries.However,thepracticalapplicationofresearchisstillintheexploratorystage.Inthisstudy,themethodofoxidation-

8、reduction,precipitationandhydrothermalarethreewaystosynthesisaseriesofdifferentcrystalstructureofnanometerMnO2andManganeseOx