氯甲酸三氯乙酯调控的锂空气电池正极界面反应研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

锂空气电池简述锂空气电池由锂负极、电解质和催化氧还原的催化剂层（正极）组成。

其正极活性物质是氧气（o2），可以从空气中获得，不计算氧，质量能量密度达到极高的11425whkg-1[1].电极两个可能的反应式如下：li(s)==li e-（负极）li 1/2o2 e-==1/2li2o2（正极）li 1/4o2 e-==1/2li2o（正极）目前锂空气电池尚未商业化，存在诸多问题：空气电极上发生的反应经常涉及到固-液-气三相，放电产物不溶于电解液，极易导致孔隙堵塞，反应提前终止；电解液处于半开放体系中，溶剂和空气接触，发生副反应；此外，由于电解液环境的复杂，金属锂负极易受腐蚀，稳定性差[2]。

因此，电池体系的改进可以从这些方面入手：进一步探究锂空气电池三相界面反应机理；正极材料催化剂必须能够有效保证正极表面放电产物的还原分解，提高电池的可逆性；开发具有多级孔结构的碳正极，提升正极材料孔隙率，容纳更多的放电产物，提升电极内部离子迁移速率，提高电池倍率性能；改进电解质，在不增加电解液黏度和降低电导率的前提下，提供更高的氧气迁移能力，并能够阻止水和氧气向锂负极扩散，保护金属锂负极[1]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究或解决的问题：虽然锂空气电池具有超高的理论能量密度，但锂空气电池的综合性能如循环寿命、倍率性能、能量效率、安全性等方面均离实用化有很大差距。

实验室的锂空气电池循环寿命，即使在纯氧气的条件下，大多难以超过20循环，其循环性能尚难以与现有的二次电池比肩。

另外锂空气电池整体极化很大，难以承受较大的电流密度，且充电与放电的电压差较大致使其能量效率低。