锂空气电池阴极催化剂CoO-RGO的制备与性能研究文献综述

 2021-09-25 20:36:49

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文献综述

1.1引言

随着全球环保意识的加强，环保节能型汽车领域越来越受关注，对于未来新能源汽车的发展，需要高比能量的新电池体系发挥功用，锂电池体系引领了高性能电池的发展方向。金属锂的密度较小，电极电势最低，电子导电性很好。锂电池相对于其他电池具有较高的比能量和更高的放电电压。但是，即使锂离子电池达到了其理论容量，比能量和能量密度依然限制了其在动力电源特别是新能源汽车上的应用。当前锂离子电池的能量密度仅有100~200whkg-1，远未达到实用要求。而锂空气电池作为一种新型储能装置，空气中的氧气参与反应，理论能量密度高达5200whkg-1[1]，比现有的锂离子电池体系高出了一个数量级。但是，锂空气电池的反应机理仍不明朗，一些关键瓶颈如电解液的稳定性和廉价双效催化剂的问题阻碍着实用化进程。所以开发高效经济的催化剂和稳定不挥发电解液成为锂空气电池体系的重要课题。

1.2锂空气电池工作原理

锂空气电池的概念最早于1977年由E.L.Littauer等人[7]提出，该锂空电池模型包含金属锂（负极）、氧气（正极活性物质）、水溶液（电解质），电池反应为：

2Li （1/2）O2 H2O→2LiOH（碱性溶液）

2Li （1/2）O2 2H →2Li H2O（酸性溶液）

该电池体系金属锂在水溶液中反应剧烈，自放电率非常高，库伦效率极低，电池的安全威胁比较大。

1996年由K.M.Abraham和Z.Jiang构造了首个非水体系的可充锂空气电池电池[8]。该电池由锂（负极）、碳酸酯（电解液）、钴酞箐（空气电极催化剂）构成。有机电解液很好地解决了金属锂的腐蚀问题，展现了良好的充放电性能，放电电压平台为2.8V，充放电比容量1430mAhg-1（按空气电极中碳或催化剂质量计算电池比容量），前三圈循环性能优异，放电截止后空气电极拉曼光谱显示放电产物主要为Li2O2，因此作者提出反应机理：

2Li O2→Li2O2（Eo=3.1V）

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