高活性多孔自支撑结构的锂空气电池正极材料的制备及性能研究的开题报告.docx

高活性多孔自支撑结构的锂空气电池正极材料的制备及性能研究的开题报告
一、选题背景和意义
锂电池作为目前能量密度和功率密度最高的二次电池，已经广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。然而，锂电池的能量密度和使用寿命仍然需要进一步提高。锂空气电池作为一种新型的锂电池，具有极高的能量密度和远远超过锂离子电池的充电周期数，被认为是实现任何电动汽车和充电设备长距离移动的关键技术之一。
在锂空气电池中，空气的存在使得其具有很高的理论能量密度。然而，锂空气电池中经常存在诸如制造、放电效率以及操作寿命等方面的挑战。尽管研究人员已经取得了很大的进展，但是目前仍然存在许多问题需要解决。其中之一是设计和开发高效的电极材料。
本研究计划以高活性多孔自支撑结构为基础，制备锂空气电池正极材料，通过对材料的性能进行研究，探索新型高效的锂空气电池正极材料，从而实现锂空气电池的能量密度和使用寿命的提高。
二、研究内容和方案
1.多孔自支撑结构的制备
采用一种简单的模板法制备多孔自支撑结构材料，在这种方法中，聚苯乙烯(Polystyrene,PS)或苯乙烯-丙烯酸共聚物(Polystyrene-AcrylicAcid,PS-AA)被用作模板。首先，PS或PS-AA被溶解在溶剂中，然后通过控制不同的温度和浓度来形成不同孔隙结构的结晶。然后，将锂离子导通材料和活性材料共同放置在多孔结构的孔隙中，以形成电极。最后，通过高温煅烧和其他处理措施来消除聚合物模板并形成多孔自支撑结构。
2.性能测试
使用循环伏安(CyclicVoltammetry,CV)和交流阻抗谱法(ImpedanceSpectroscopy,IS)等测试方法对所制备的多孔自支撑结构材料进行测试，研究其电化学性能。CV测试可以确定材料的电催化活性，IS测试可以确定材料的电子和质子传输速率以及电荷转移和传输特性。
3.基于多孔自支撑结构的锂空气电池的性能研究
将所制备的多孔自支撑结构材料作为正极材料，将其与钠盐作为电解液、商业纯锂片作为负极材料组装成锂空气电池，并对其性能进行测试和研究。
三、预期成果
本研究通过制备多孔自支撑结构的锂空气电池正极材料，并对其电化学性能进行测试和研究，预计达到以下预期成果：
1.成功制备出高活性的多孔自支撑结构材料；
2.研究所制备材料的电化学性能，包括电催化活性、电子和质子传输速率以及电荷转移和传输特性；
3.完成基于多孔自支撑结构的锂空气电池的性能研究，评估其性能和可能的应用前景。
四、研究意义
本研究通过制备高活性的多孔自支撑结构材料，探索新型高效的锂空气电池正极材料。这将有助于实现锂空气电池能量密度和使用寿命的提高，有望在电动汽车、无人机等领域得到广泛应用。