金属空气电池以能量密度高、资源丰富、使用温度宽及对环境友好等优点，成为新能源领域的研究热点。其中尤以锂空电池具有超高比能量，且结构紧凑、质量轻等优势，成为大家关注焦点。

1996 年，Abraham等人首次报道了有机电解液锂空电池，大家逐渐开始关注锂空气电池的研究。2006年，Bruce课题组首次报道了循环性能良好的锂空气电池，从而验证了锂空气电池反应的可逆性。至此，锂空气电池作为新一代的二次电池，其研究得到了大家的重视。

现阶段，锂空电池因为充电电压高，循环寿命短、效率低等缺点阻碍了其商业化的生产。提高锂空电池性能的方法主要包括这么几点：锂阳极的保护、电解液的优化、阴极碳材料的优化选择和催化剂性能的提高。在上述四种因素中，催化剂对电池的能量密度、充放电电压和循环性能等都有非常重要的影响。催化剂可以改善充放电电化学过程的动力学行为，使放电电压平台提高同时降低充电电压平台，使电池寿命延长，电池循环效率提升。空气电极端需要合适的催化剂以提高O₂的阴极还原反应速率；同时，还存在着作为反应中间体的活性氧会与电解液发生反应的问题。因此，为了使这些问题得到解决，找到一种价格便宜且高效的双功能催化剂是提高锂空电池性能的最简单、有效的方法，对锂空电池的应用意义重大。

贵金属、过渡金属氧化物和复合氧化物催化剂应用在锂空电池中各有利弊：贵金属催化剂催化效应好，但价格昂贵；过渡金属氧化物虽然成本低，但是这类催化剂催化活性的稳定性能还不能同贵金属相媲美。复合氧化物是一种新型的催化剂，能明显改善电池性能，有广阔发展空间。

钙钛矿型氧化物(ABO₃)是一种含稀土元素的复合氧化物，其中A位为稀土离子，B位为过渡金属离子。钙钛矿型结构因为有较高的氧化和还原活性，已经引起了大家的重视。当A位为La和Pr时，两类氧化物的活性最高，经常被作为深入研究的对象，其中La基要更为普遍。另外，当A位、B位的金属离子被其它离子替换时，所形成的多组分混合钙钛矿型化合物的表面组成和体相组成会发生很大改变，使材料物性发生相应的变化。其中在A位进行Sr掺杂具有良好的催化活性，在燃料电池领域开展过大量研究，但针对锂空气电池的研究还很少。

研究表明，采用溶胶—凝胶技术合成的钙钛矿型复合氧化物，因为具有完整的钙钛矿结构、比表面积大、成分均匀、电导率高、电化学活性好，因而具有高的电催化性能。

2.1研究内容与目标

目标：掌握凝胶燃烧法合成La_xSr_1-xCoO_3-δ的工艺；分析工艺参数对材料合成的影响，优化工艺参数；研究合成条件、组成、结构与性能的关系

内容：La_xSr_1-xCoO_3-δ合成中烧成温度对催化剂的形貌、结构和性能的影响；不同组成的La_xSr_1-xCoO_3-δ对催化性能的影响和规律

2.2 La_xSr_1-xCoO_3-δ合成

按照化学计量比称取相应的La（NO₃）₃、Co（NO₃）₂、和Sr（NO₃）₂分别溶于去离子水中，称取一定量的EDTA和柠檬酸，EDTA用氨水溶解，柠檬酸用去离子水溶解。将它们混合，并滴加氨水调PH至8—9；将配置好的溶液在60^oC下加热搅拌4—6h，再放入120^oC下烘干成凝胶再升至150^oC下使凝胶碳化。碳化后的干凝胶放置在500^oC下的马弗炉中点燃，保持燃烧10—15min。随后取出研磨，再放入马弗炉中以3^oC/min的升温速率分别升至700、800、850、900和1000^oC保温6h，即可获得相应的LSC样品。

图1 LSC样品的制备

2.3电池组装

1将催化剂与阴极碳材料进行混合，制备阴极浆料。

2将浆料均匀涂于镍网上，制得阴极片。

3 按照金属网垫片、锂片、隔膜、镍网和金属网垫片的顺序组装电池。负极用金属锂片，隔膜用玻璃纤维薄膜（型号为GF/D），电解液是1M的LiPF6溶解在体积比为1:1EC/DMC溶剂中。

2.4 材料结构和性能表征

采用X 射线衍射仪测试所制催化剂的物相；采用扫描电镜进行观察所制催化剂的显微形貌及颗粒尺寸等；分析合成工艺与组成对材料结构的影响规律。

第1—3周：查阅相关文献资料，向指导老师和学长学姐学习基础知识和流程，了解研究的瓶颈等问题；明确研究内容，制定实验方案，完成开题报告。

第4—6周：采用凝胶燃烧法合成La_xSr_1-xCoO_3-δ正极材料，并优化合成工艺

第7—8周：对所制得的催化剂进行性能测试，XRD,SEM

第9—12周：进行电池的装配以及电池性能的测试

第13—15周：根据结果及分析完成毕业论文，完成毕业论文答辩。

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