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锂空气电池是一种比能量高、环境友好的新型能量存储装置,但是目前实际比容量较低、循环性能较差等缺点限制了其实用化进程。本文从优化阴极结构、提升其催化性能的角度出发,制备高分散、高催化活性的阴极材料。首先采用微波辅助乙二醇法制备石墨烯,并将其与Co3O4结合,研究结果表明,以Co3O4-XC-72、Co3O4-石墨烯为阴极材料的锂空气电池,首次放电比容量分别为1926 m Ah/g、5205 m Ah/g,放电电压均为2.5 V左右,说明石墨烯的加入可以有效提升Co3O4的催化性能。当对放电比容量分进行一定限制时,电池放电平台十分稳定,并且随着放电比容量的减小,电池的放电平台逐渐提高,循环性能有所提升,当放电比容量为1000 m Ah/g,电池的放电电压为2.8 V,可以循环5次。分别采用机械混合法和原位蔗糖碳化法制备了Co3O4-石墨烯阴极材料,测试结果显示,二者的放电比容量均为5200 m Ah/g左右,原位蔗糖碳化法合成的阴极材料放电电压可以达到2.65 V,相比于机械混合法的2.55 V有所提高,但是不稳定。采用微波辅助乙二醇法制备了Pt/石墨烯,Pt的粒径约为2.5 nm,并且在石墨烯表面均匀分散,无团聚现象,石墨烯层状结构明显,为单层与多层石墨的混合体,表面和边缘比较粗糙,缺陷较多,材料微观孔道均匀、丰富,利于氧气的扩散,同时对电极反应具有一定的促进作用。以Pt/石墨烯为阴极材料的锂空气电池首次放电比容量为8878 m Ah/g,放电电压为2.6 V左右。随着Pt/石墨烯中载铂量的提高,电池的放电比容量逐渐增加,放电电压维持在2.6 V左右,当载铂量达到20wt.%时,电池的比容量提升幅度较小,因此该阴极材料的最佳载铂量为20wt.%。将Co3O4与Pt/石墨烯结合制备了Co3O4-Pt/石墨烯,其首次放电比容量可以达到8869 m Ah/g,放电电压为2.7 V,与Pt/石墨烯的催化性能相近,Co3O4的加入可以降低催化剂成本。随着Co3O4-Pt/石墨烯中载铂量的提高,电池的放电比容量逐渐增加,放电电压逐渐升高,当达到20wt.%时,电池的性能提升程度较小,因此该阴极材料的最佳载铂量为20wt.%。不同电流密度下的测试数据表明,随着电流密度的提高,电池的放电比容量逐渐降低,循环性能有所提升。测试过程中补充电解质、对氧气进行干燥处理可以使电池的首次放电比容量达到10000 m Ah/g,当限制放电比容量为1000 m Ah/g时,电池的循环次数分别可以达到15、19次。