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学科主题: 化学工程
题名: 锂-空气电池正极用高性能碳基材料的研究
作者: 李婧
答辩日期: 2014-07-26
导师: 张华民
专业: 化学工程
授予单位: 中国科学院研究生院
学位: 博士
摘要: 论文首先以商业化碳材料为对象,研究并建立了大孔传质的理论认识。据此,采用碳酸钙为硬模板,蔗糖为碳源,制备了具有大孔-介孔分级孔分布的新型微米级“海绵状”碳材料。以其为基材所构筑的正极结构中,既有适合放电产物沉积的数十纳米级介孔,又有供氧气持续传输的微米级大孔,有效满足了产物沉积与反应物传质在孔道利用上的要求,最大限度地提高了材料的空间利用率。相比目前性能最优的商业化碳材料KB,其电极空间利用率提升约2.8倍,放电比容量提高近1倍。以上述工作为基础,通过氨气热处理,一步实现材料的孔结构优化及表面氮掺杂的催化功能修饰。通过氨气刻蚀扩孔,进一步在微米级碳颗粒内构建局部的氧传输通道。其中,800°C氨气处理碳材料其放电比容量达12,600 mAh/g,约为碳材料KB的4倍。同时,表面含氮基团对不稳定氧基团的部分取代,有效改善了反应界面的电化学稳定性。最后,将金属催化调控策略引入分级孔碳材料的开发,通过引入过渡金属铁、钴粒子作辅助模板,并借助过渡金属对炭的催化石墨化作用,制备高孔容、含痕量金属的新型富石墨烯结构复合碳基材料。材料的大孔径介孔孔容显著提高,放电比容量达到9260 mAh/g;电化学活性与稳定性均有一定提高。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/119875
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李婧. 锂-空气电池正极用高性能碳基材料的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2014.
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