项目名称: 锂空气电池空气极的结构设计、制备及性能研究

项目编号: No.61471317

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王淼

作者单位: 浙江大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 锂空气电池空气极的结构及其材料是决定电池容量大小、充放电次数及能否稳定供电的重要因素。本项目研究设计一种具有高效率催化效能、能稳定充放电的锂空气电池的空气极结构,该结构将已配比好的金属催化剂镀覆于碳纳米材料薄膜上,并与具有支持和气体扩散功能的材料组合制备成空气极。研究碳纳米管(CNTs)薄膜或石墨烯膜的可控制备方法和金属催化剂的镀覆方法;研究空气极碳纳米材料的孔隙、孔径及各种催化剂的微观结构在充放电过程中的变化和电池容量、循环次数之间关系;探讨空气极、空气、电解质三相界面的电极过程动力学问题,如氧气还原反应速度变化和传导电荷的关系;研究空气极构成材料的厚度、比表面积的改变对于催化剂效能和空气流量的影响;最后通过对实验测试数据的分析与研究,搞清空气极的温度、电解液组分和PH值等的变化与电池电化学性能的关系。本项目的研究为面向汽车用锂空气电池的开发提供了重要的技术方法和实验数据。

中文关键词: 锂空气电池;碳纳米管;石墨烯;空气极;催化剂

英文摘要: The structure and material type of air electrodeswith are essential factors for determining the capacitance, cycle life and stability of the large-capacity lithium batteries.This project is to design a new air electrodein lithium air battery which enables high catalytic efficiency and high cycle stability.For this purpose, we adopt a carbon nanotube (CNT) film as a metal catalyst support with optimized mixing ratio. This well-prepared film is then mixed with materials serving for supporting and facilitating gas diffusion to form the air electrodes. In detail, we will first develop a reliable method for metal catalyst deposition on well-prepared CNT film and/orlarge-area graphene sheet. We will investigate the dependence of pore size and pore density of nanocarbon materials in conjunctionwith the micro-structural changes of metal catalysts on the battery capacitance and cycle life. We will study and clarify the reaction dynamics at electrode-air-electrolyte phase interface, e.g., the relation between oxygen reduction rate and charge transfer. We also want to investigate the effect of material thickness and specific surface area on the catalytic efficiency and amount of air flow. We want to find out the correlation and effect of electrode temperature, electrolyte composition, electrolyte PH on the battery performance through the analysis of the experimental data. This study will provide reliable techniquesand first-hand data base for thedevelopment and improvement of lithium air battery application in industrial motors.

英文关键词: lithium battery;carbon nanotube;graphene;air electro;catalyst

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