1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 锂空气电池的概述 3
1.3 锂空气电池的基本结构和工作原理 5
1.3.1 水系电解液体系锂空气电池 5
1.3.2 有机电解液体系锂空气电池 7
1.3.3 水-有机混合电解液体系锂空气电池 10
1.3.4 全固态体系锂空气电池 11
1.4 锂空气电池空气电极催化剂的研究进展 12
1.4.1 空气电极结构 12
1.4.2 碳材料 12
1.4.3 非贵金属催化剂 18
1.4.4 贵金属催化剂 28
1.4.5 钙钛矿型复合氧化物催化剂 35
1.4.6 可溶解类催化剂（soluble electrocatalyst） 38
1.4.7 无碳电极（Carbon free） 42
1.4.8 过氧化锂在阴极上的形成与形貌 45
1.5 锂空气电池电解液的研究进展 47
1.5.1 碳酸酯基电解液 47
1.5.2 醚基电解液 47
1.5.3 含硫类电解液 48
1.5.4 基于离子液体的电解液 50
1.5.5 电解质盐类 50
1.6 锂空气电池负极及疏水透气膜的研究进展 51
1.6.1 锂金属负极 51
1.6.2 锂硅合金负极 54
1.6.3 疏水透气膜 56
1.7 锂空气电池中存在的问题和挑战 56
1.8 锂空气电池材料的材料表征和测试方法简介 57
1.8.1 X射线粉末衍射（XRD） 57
1.8.2 扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM） 58
1.8.3 X射线光电子能谱（XPS） 58
1.8.4 氮气吸脱附分析（BET） 59
1.8.5 拉曼光谱（Raman）和傅里叶红外光谱（FTIR） 59
1.8.6 热重-差热分析（TGA-DSC） 60
1.8.7 三电极体系测试氧还原和氧析出催化活性与电池的循环伏安测试 60
1.8.8 电池的交流阻抗测试和充放电测试 60
参考文献 61
2 还原氧化石墨烯负载贵金属催化剂的制备及其锂空气电池性能研究 76
2.1 研究背景 76
2.2 试验方法及装置 77
2.2.1 材料的制备 77
2.2.2 材料的表征 77
2.2.3 电化学性能测试 77
2.3 催化剂的表征及电化学性能研究 79
2.3.1 催化剂的结构表征 79
2.3.2 催化剂的形貌表征 80
2.3.3 催化剂的电化学性能研究 82
2.4 小结 85
参考文献 86
3 多元掺杂石墨烯负载钌纳米粒子双功能催化剂的制备及其锂空气电池性能研究 89
3.1 研究背景 89
3.2 试验方法及装置 90
3.2.1 材料的制备 90
3.2.2 材料的表征 91
3.2.3 电化学性能测试 91
3.3 催化剂的表征及电化学性能研究 92
3.3.1 催化剂的结构表征 92
3.3.2 催化剂的形貌表征 95
3.3.3 催化剂的电化学性能研究 95
3.4 小结 102
参考文献 103
4 钴氮掺杂石墨烯负载铱氧化物纳米粒子催化剂的制备及其锂空气电池性能研究 105
4.1 研究背景 105
4.2 试验方法及装置 106
4.2.1 材料的制备 106
4.2.2 材料的表征 107
4.2.3 电化学性能测试 107
4.3 催化剂的表征及电化学性能研究 107
4.3.1 催化剂的结构表征 107
4.3.2 催化剂的形貌表征 109
4.3.3 催化剂的电化学性能研究 112
4.4 小结 116
参考文献 116
5 氮掺杂石墨烯原位负载PdM（M＝Fe，Co，Ni）合金纳米颗粒催化剂的制备及其锂空气电池性能研究 119
5.1 研究背景 119
5.2 试验方法及装置 120
5.2.1 材料的制备 120
5.2.2 材料的表征 120
5.2.3 电化学性能测试 121
5.3 催化剂的表征及电化学性能研究 122
5.3.1 催化剂的形貌和结构表征 122
5.3.2 催化剂的电化学性能研究 126
5.4 小结 130
参考文献 131
6 三维掺氮石墨烯原位生长ZIF67催化剂的制备及其锂空气电池性能研究 134
6.1 研究背景 134
6.2 试验方法及装置 135
6.2.1 材料的制备 135
6.2.2 材料的表征 135
6.2.3 电化学性能测试 135
6.3 催化剂的表征及电化学性能研究 136
6.3.1 催化剂的形貌和结构表征 136
6.3.2 催化剂的电化学性能研究 142
6.4 小结 148
参考文献 149
7 氮掺杂石墨烯原位负载尖晶石锰酸锂纳米颗粒催化剂的制备及其锂空气电池性能研究 151
7.1 研究背景 151
7.2 试验方法及装置 152
7.2.1 材料的制备 152
7.2.2 材料的表征 152
7.2.3 电化学性能测试 152
7.3 催化剂的表征及电化学性能研究 153
7.3.1 催化剂的形貌和结构表征 153
7.3.2 催化剂的电化学性能研究 157
7.4 小结 162
参考文献 163
8 生物质衍生多元掺杂类石墨烯催化剂的制备及其作为锂空气电池催化剂的研究 166
8.1 研究背景 166
8.2 试验方法及装置 167
8.2.1 材料的制备 167
8.2.2 材料的表征 167
8.2.3 电化学性能测试 168
8.3 催化剂的表征及电化学性能研究 168
8.3.1 催化剂的形貌和结构表征 168
8.3.2 催化剂的电化学性能研究 170
8.4 小结 177
参考文献 178
9 氮掺杂纳米管负载二氧化铱纳米粒子催化剂的制备及其锂空气电池性能研究 181
9.1 研究背景 181
9.2 试验方法及装置 182
9.2.1 材料的制备 182
9.2.2 材料的表征 183
9.2.3 电化学性能测试 183
9.3 催化剂的表征及电化学性能研究 183
9.3.1 催化剂的形貌和结构表征 183
9.3.2 催化剂的电化学性能研究 187
9.4 小结 194
参考文献 195