納米MnO2-介孔碳復合材料的制備及其在鋰空氣電池中的應用.pdf

1、鋰空氣電池具有極高的比能量，是現有鋰離子電池的15倍以上，具有廣泛的應用前景和國防意義。電池的正極以空氣中的氧氣作為反應物，價格低廉無污染，是下一代新能源的首選。由于氧氣作為正極反應物，可以從空氣中獲取，該電池的容量僅取決于鋰電極，其比能量為5.21 kWh/kg(包括氧氣質量)，或11.14 kWh/kg(不包括氧氣質量)，堪與汽油媲美(11.86 kWh/kg)。鋰空氣電池的研究工作到目前為止主要可以分為三類：(1)電池的電解質；(

2、2)正極多孔電極的材料和結構；(3)電池反應的催化劑。
　　本文通過合成納米MnO2/介孔碳復合材料，結合納米MnO2的高催化活性和介孔材料的大比表面積的特性，把介孔碳材料和納米α-MnO2在分子水平上進行復合，作為正極材料應用到鋰空氣電池之中，這樣可以有效地提高電池的性能。
　　首先，通過水熱反應以KMnO4和NH4Cl或濃硫酸為原料成功制備出α-MnO2納米棒單晶，直徑為10～20 nm，長度為100～200 nm，用X

3、-射線衍射(xRD)和透射電子顯微(TEM)技術分別表征它們的結構和形貌，并且還探索了KMnO4與稀鹽酸水熱反應的最優(yōu)配比。
　　其次，利用溶劑誘導自組裝法(EISA)，采用低分子量的酚醛樹脂(Mw<500)作為碳源，嵌段式聚醚F127(EO106PO70EO106，Mw=12600)作為模板，成功制備了介孔碳。用XRD和TEM技術分別表征它們的結構和形貌，結果顯示，所得介孔碳為典型的二維六方相介孔材料。利用介孔碳作為正極材料，α