Pendant longtemps, le kilométrage est le goulot d'étranglement limitant le développement des véhicules électriques, que nous appelons le cours de l'anxiété. Pour améliorer le kilométrage d'une part augmenter la capacité de la batterie, mais le plus important est d'améliorer l'énergie spécifique de la batterie, le matériau ternaire de lithium courant batterie poids-ion est généralement le rôle 200Wh / kg que les progrès technologiques, le rapport devrait lancer en 2020 la quantité d'énergie que l'énergie atteint 300Wh / kg de capacité de la batterie haute énergie spécifique, mais il ne peut toujours pas répondre à l'évolution future des véhicules électriques la demande. sur le développement de la prochaine génération de la puissance de la batterie haute énergie spécifique, il y a plusieurs routes à choisir, on est toute batterie lithium métal à l'état solide, qui est maintenant largement acceptée et itinéraire technique reconnu, de la batterie 500 'aux États-Unis plan est conçu pour atteindre l'énergie spécifique des objectifs 500Wh / kg par le développement de la technologie secondaire de la batterie lithium métal pour obtenir une batterie, l'électrolyte solide du Japon est un leader technologique mondial, le développement de la conductivité ionique de sulfure de l'électrolyte liquide électrolytique et peut même la phase L'autre ligne est la batterie métal-air, comme les batteries courantes Li-air et Na-air. Sur l'énergie spécifique supérieure à 2000Wh / kg, beaucoup plus élevée que la batterie lithium-ion.
Récemment, Wang Qichen Central South University, Université nationale de technologie et dopée avec un N-graphène matériel NDGS-800 comme catalyseur d'électrode à air chambre à air a été préparé en utilisant Zn- oxyde de graphène GO grand nombre de défauts a augmenté O 2L'efficacité catalytique de l'électrode à air, amélioré de manière significative la performance des piles à air Zn-, de haute énergie spécifique 872.3Wh / kg, a une perspective très large dans la prochaine zone de stockage.
Le point le plus critique pour les batteries métal-air est la conception de l'électrode à air. 2Réduction et réaction d'évolution de l'oxygène Les électrodes d'oxygène courantes sont principalement des métaux nobles (Pt) et des oxydes de terres rares, mais elles sont difficiles à équilibrer. 2La réduction et l'évolution de l'oxygène des deux réactions.Pour que les gens prêtent attention à l'électrode de carbone, l'étude montre que les défauts et la structure poreuse dans le carbone peuvent être O 2Fourni dans l'électrode et de réduire l'évolution de l'oxygène actif de nombreux points, de manière à améliorer le métal - la performance des cellules d'air et en réduisant l'oxyde de graphène, ce qui arrive à être une très bonne option, ce qui réduit l'oxyde de graphène lui-même a beaucoup de défauts, Qichen Wang et une N-dopée au moyen de l'introduction de plusieurs défauts dans le graphène, et la surface de graphène énorme et structure poreuse sont également O 2La réduction et l'évolution de l'oxygène offre un gros point actif, ce qui améliore considérablement les performances de la batterie de l'air Zn-.
graphène N dopée figure comme un procédé de synthèse, d'abord une quantité de g-C 3N4La solution aqueuse a été ajoutée à la feuille d'oxyde de graphène de GO, IH soniqué, puis la solution mélangée a été traitée hydrothermiquement à 180 ℃ 12h, formation d'un gel mixte noir, puis on lyophilise 48 heures, retirer H 2O. Le matériau séché dans un four tubulaire, en N 2Sous protection sont chauffés à 600-900 ℃, 3h de chaleur, matériau obtenu de graphène dopés N NDGS-x (x représente la température de traitement).
structure de graphène dopée N comme indiqué ci-dessus, de b et c peut être vu sur la figure. Ayant une structure à pores ouverts et les caractéristiques typiques de graphène, un microscope à force atomique (figure e) montre que l'épaisseur de graphène est de 3 nm, il se compose d'environ 9 Couches d'atomes de carbone, alors que le matériau a une très grande surface spécifique (443.2m 2/ g) Rapport de volume des micropores (3,43 cm 3/ g), peut être O 2Les réactions de réduction et d'évolution de l'oxygène fournissent un grand nombre de sites actifs.
Elément N par des études XPS ont montré principalement sous trois formes dans l'oxyde de graphène sont les suivants: pyridine N, N pyrrole, N graphite et de la pyridine N + -O-, d peut être noté à partir de la figure frittée à 800 ℃ NDGs- pyridine N le plus élevé du matériel contenu 800, 47,9% de N et de l'oxyde de pyridine tels niveaux de réduction des défauts dans le graphène GO généralisée, favorisent considérablement l'O catalytique 2L'efficacité des réactions de réduction et d'évolution de l'oxygène.
Des sites plus réactifs aident les NDG dopés au N à obtenir une meilleure réactivité.A partir du balayage de tension linéaire de la figure a ci-dessous, on peut voir que le matériau NDGs-800 (courbe rouge) montre un O catalytique très élevé. 2Activité réductrice, la tension de réaction initiale est 0,95 V, la tension demi-onde atteint également 0,85 V, et la densité de courant de réaction à 0 V atteint 5,6 mA / cm 2De la figure b ci-dessous, nous pouvons remarquer la densité de courant de réponse de NDGs-800 à 0,8 V (13,91mA / cm 2) Même supérieure à la densité de courant de réaction du catalyseur composite Pt / C (13,32 mA / cm) 2) est beaucoup plus élevé que NDGs-900 (6.03mA / cm 2), NDGs-600 (55.55mA / cm 2) et NDS-700 (2.80mA / cm 2Ceci fait du matériau NDG-800 le meilleur catalyseur de réaction non métallique.
Bien que le NDG-800 catalyse O 2L'activité de la réaction de réduction est très élevée, mais nous devons encore étudier l'activité de la réaction d'évolution catalytique de l'oxygène NDG-800. De la figure ci-dessous, nous pouvons voir que le matériau NDGs-800 est à 10mA / cm 2A la densité de courant, la surtension de la réaction d'évolution de l'oxygène est inférieure à celle de RuO. 2Le catalyseur C / C a une hauteur de 375 mV, ce qui indique que l'efficacité catalytique de l'évolution de l'oxygène des matériaux NDG-800 est inférieure à celle de RuO. 2/ C catalyseur, c'est ici que le matériel NDG-800 doit être amélioré dans les études subséquentes.
Qichen Wang a utilisé une combinaison de matériau NDGs-800 pour une batterie Zn-air (la structure est montrée sur la figure ci-dessous) La batterie a une tension en circuit ouvert de 1,45V et une densité de puissance de 115,2mW / cm. 2, mieux que le catalyseur Pt / C (1.43V, 110.3mW / cm 2), La capacité spécifique de l'anode de Zn en utilisant NDGs-800 matériel atteint 750.8mAh / g (densité de courant 10mA / cm 2), L'énergie spécifique de la batterie a atteint 872,3Wh / kg et la batterie a également montré d'excellentes performances de cycle à 10mA / cm. 2A une densité de courant de 234 cycles (20 min par cycle), la cellule ne subit pratiquement pas de chute, ce qui est bien meilleur que celui d'un catalyseur Pt / C + Ir / C.
Le matériau NGDs-800 à base de graphène dopé N développé par Qichen Wang utilise pleinement un grand nombre de défauts dans l'oxyde de graphène GO et introduit plus de défauts grâce au dopage N. 2Les réactions de réduction et d'évolution de l'oxygène fournissent un grand nombre de sites actifs, ce qui améliore considérablement l'efficacité catalytique, en particulier dans l'O catalytique. 2La réduction est concerné, l'efficacité catalytique encore plus élevé que l'électrode de Pt / C, et le cycle de charge et de décharge a également montré une excellente stabilité, ont de larges perspectives d'application, mais NDGS-800 de l'activité catalytique est toujours inférieure à une réaction de dégagement d'oxygène RuO 2/ C catalyseur, c'est là que le suivi doit être amélioré.
