论文总字数：16713字

摘 要

锂-空气电池作为一种新型的电化学能源储存装置，理论上具有超高能量密度（11400 Wh Kg^-1），接近于汽油等化石能源的能量密度（13000 WhKg^-1），近年来已受到了人们的广泛关注。目前，有机电解质体系的锂-空气电池发展非常迅速，是人们研究与开发的热点，且已经取得了良好的研究成果；然而实用化之前，在锂-空气电池中需要解决以下几大难题：首先需要开发出优异的阴极催化剂以实现氧气在锂-空气电池中可逆还原（ORR）和析出（OER）；其次需要解决好金属锂负极在空气中的不稳定性问题，以及充放电过程中锂枝晶生成问题；最后需要开发出电化学性能稳定的锂-空气电池电解液以提电池的循环稳定性能和使用寿命。

催化剂的研究与应用可以极大地改善充放电的性能。在本论文中，我们采用水热法合成焦绿石结构纳米Gd₂Zr₂O₇催化剂。本课题希望通过Gd₂Zr₂O₇催化剂的研究，改善锂空气电池的极化现象和循环效率。

关键词：锂离空气电池 Gd₂Zr₂O₇ 水热法

The preparation of new cathode catalyst lithium air battery Gd₂Zr₂O₇

Abstract

As a novel electrochemical energy storage device, rechargeable Li-Air(O₂) battery has attracted great interest for its ultrahigh energy density up to 11400 Wh Kg-1(excluding the mass of O₂),which is close to the energy density of gasoline about 13000 Wh Kg-1. The rechargeable Li-Air batteries based on organic electrolyte, as an important one of the Li-Air battery system, have been attracting much attention and developing rapidly with some good achievements, recently.However, several challenging problems in the current rechargeable Li-Air battery system should be resolved before its practical use. Firstly, effective cathode catalysts are needed to realize the reversible eduction and generation (ORR and OER) in the Li-Air battery; Secondly, the problems in the anode, such as the instability of lithium metal and the lithium dendrites formed in the discharge-charge process, are needed to be resolved in the batteries; At Last, the stable electrolyte is needed to improve the cyling stability of Li-Air batteries.

The electrochemical performance of Li-O₂ batteries will be improved greatly with the help of catalyst. In this paper, the Gd₂Zr₂O₇ nanoparticle was prepared by hydrothermal method. The Gd₂Zr₂O₇ catalyst is expected to benefit the the polarization and enhance the round-trip efficiency.

Key Words: Lithium ion batteries;Gd₂Zr₂O₇; Polyol process

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 锂-空气电池基本原理 2

1.3锂-空气电池正极材料催化剂的研究进展 3

1.4 Gd₂Zr₂O₇的结构与性能 4

1.5 Gd₂Zr₂O₇的制备方法 5

1.5.1 水热法的基本原理 5

1.5.2 水热法的特点 5

第二章 实验部分 7

2.1 原料与试剂 7

2.2 仪器设备 8

2.3 样品制备及主要步骤 9

2.3.1 制备方法 9

2.3.2参数选择 10

2.4 表征方法 10

2.4.1用XRD分析产物的物相结构 10

2.4.2用FESEM分析产物的形貌及颗粒大小 11

2.4.3用LAND蓝电充放电测试仪测试产物的电化学性能 11

2.5本章小结 13

第三章 实验结果及分析 14

3.1 Gd₂Zr₂O₇材料的物理结构表征 14

3.1.1 XRD表征 14

3.1.2 投射电子显微镜（TEM） 15

3.2 Gd₂Zr₂O₇ 材料的电化学性能研究 16

3.3 本章小结 18

第四章 结论及展望 19

4.1 结论 19

4.1.1 Gd₂Zr₂O₇水热法合成的优点与不足 19

4.1.2 Gd₂Zr₂O₇物理性质及表征 19

4.2 展望 19

参考文献 21

致谢 22

请支付后下载全文，论文总字数：16713字