Fe-N-C-石墨烯海綿復合物的制備及電化學性能研究.pdf

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

2、體系和全固態(tài)鋰空氣電池。關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、電解質等方面。本文以有機系鋰空氣電池為研究對象，主要針對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）在質子交換膜燃料電池（PEMFCs）領域已經(jīng)進行了較多的研究。然而其在鋰空氣電池中的催化性并未得到廣泛關注。本文將介紹一

3、種較為簡單的方法在高導電性、超輕三維石墨烯海綿上合成Fe-N-C催化劑。首先，通過水熱、凍干的過程合成三維石墨烯海綿，再使其與催化劑前驅體復合，通過前驅體的熱分解，得到三維石墨烯與Fe-N-C催化劑的復合物。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，且通過本合成方法可以使催化劑與石墨烯片層有效結合，保證其具有良好的電子導電性。電化學測試結果表明，F(xiàn)e-N-C催化劑與3D石墨烯的復合物作為鋰空氣電池的正極材料與純