锂空气电池阴极微结构的有效构筑及关键材料研究

锂空气电池由于高达11680Wh/kg的理论能量密度，近年在国际上引起了广泛关注和研究热潮。但是，目前锂空气电池的研究仍处于起步阶段，不仅工作性能亟待提高，而且研究者对其很多基础问题都不甚理解。在诸多影响锂空气电池性能的因素中，虽然国际学术界一致认为阴极起着决定性的作用，但对尚处于婴儿期的锂空气电池来说，国内外研究者尚未系统研究过其阴极结构及关键材料的相关特性对其性能的影响。因此，本项目拟通过对催化剂的合理设计和优化研究，开发高性能锂空气电池阴极催化剂及其制备途径，并阐明其作用机理；通过对新型碳材料的可控制备和对常用碳材料的结构修饰，开发最适合锂空气电池阴极使用的碳材料；通过研究阴极的制备过程对锂空气电池性能的影响，开发针对特定催化剂和碳材料的阴极制备方案。该项目的研究成果将为锂空气电池这一新兴电池体系的未来研究和发展提供基础数据和理论依据，对锂空气电池的性能提升和推广应用起到促进作用。

锂空气电池因其超高的理论能量密度，近年来备受国内外学术界和产业界的广泛关注。但其作为一个新的体系，目前的性能离实际应用差距甚远，还有很多的问题需要解决。针对此情况，本项目首先设计了便捷、实用的锂空气电池模具，然后优选了锂空气电池的隔膜和电解液体系、优化构筑了有利于放电产物存储和氧气传递的多孔微结构。在此基础上，本项目进一步研究了双钙钛矿氧化物、过渡金属硫化物、氧化锡及其碳载复合物等新型催化剂用作锂空气电池的催化性能，并对其作用机理进行了系统的分析和研究，在正确理解催化剂的制备-结构-性能之间的相互关系的基础上，显著地提升了锂空气电池的整体性能。该项目的研究成果不仅对锂空气电池的进一步发展具有重要的参考价值和借鉴意义，同时还开拓了双钙钛矿氧化物、过渡金属硫化物和氧化锡的全新应用领域。