一种锂氧电池原位研究方法

1.本发明属于新能源电池技术领域，具体为一种锂氧电池原位研究方法，包括cs4pbbr6的复合电极的制备及其在锂氧电池中研究方法。
技术背景
2.锂氧电池，因其具备极高的比容量和功率密度，而受到广泛的关注。对锂氧电池的机理研究缺少直观的研究方法。我们知道，卤素离子在锂空电池的充放电过程中能有效的降低过电位，然而具体的反应机理还是处于探索阶段。钙钛矿cs4pbx6是一类功能型半导体材料。由于其优秀的光电特征和光学特征，如高量子效率、窄的半峰宽和波长可调性等，被认为在激光器、光电二极管、光探测器、光伏和光致发光等领域有较大的应用潜力。钙钛矿材料由于其低成本和具备可调节的电子结构而被认为是有前途的li-o2电池电催化剂。此外，钙钛矿氧化物的电子结构和物理性质可以通过改变它们的a位和b位金属离子很方便地进行调节，除此之外，超细csnpbx
2+n
纳米晶体和量子点(qds)可以很容易地合成转化，例如阴离子交换反应、阳离子交换反应、配体介导的转化。而其中cs4pbbr6晶体具有在紫外光照射下发出绿光的性能，将cs4pbbr6晶体用于锂氧电池中，可以在制备和充放电后，直接用紫外光照射电极，就能检测电极材料性质变化。
3.本发明提供了一种新颖的光学方法，原位的研究含有卤素的电极材料在充放电过程中的变化，进一步地探究卤素离子的催化机理。具体的实验应用，利用一种含有卤素离子的荧光钙钛矿材料cs4pbbr6作为电极，利用其荧光性能研究材料在充放电过程中的变化，进一步研究卤素离子在电极上的存在状态，来研究卤素离子的催化。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种研究电极性质的方法。利用cs4pbx6钙钛矿材料光致发光的性质，原位的检测电极材料的在锂氧电池不同充放电状态下的材料变化和电化学性能。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.(1)将pbx2、csx按照一定比例溶于或部分溶于前驱体溶剂中，得到钙钛矿溶液,接着把钙钛矿溶液原位涂在正极上，干燥后得到cs4pbx6修饰的碳基正极，其中x为cl-，br-，i-中的一种或多种；前驱体溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、γ-丁内酯中的一种或多种。
7.(2)将步骤(1)的cs4pbx6修饰的正极用于锂氧电池，不同程度充放电程度下，通过紫外光激发，得到发光特征和电化学催化性能，证实锂氧电池电化学反应机理；
8.(3)pbx2、csx用量摩尔比为1:(0.5-10)，钙钛矿溶液浓度为0.01mol/l-3mol/l；
9.(4)碳基正极是具有导电和气体扩散作用的碳基电极，包括但不限于石墨烯、多孔碳、多壁碳纳米管、导电碳基聚合物的一种或多种；
10.(5)充放电一定程度后，直接用紫外光照射电极，根据电极发出的光的强度和波
长，来检测电极上的cs4pbx6晶体的变化，进一步分析br-离子的状态，用于研究br-离子的催化机理。
11.(6)充放电一定程度后，通过电化学性能辅助证明锂氧电池中钙钛矿的催化机理。
附图说明
12.图1为本发明提供的cs4pbx6电极的扫描电镜照片
13.图2为本发明提供的锂氧电池中的充放电性能曲线
具体实施方式
14.下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，但并不以任何方式限制本发明。
15.实施例1
16.称取0.1-5mg csbr、0.1-5mg pbbr2溶于1-20ml dmso中，制得澄清前驱体溶液。再将superp与nmp混合形成浆料，将superp浆料涂于碳纸上，干燥后，称得superp负载量约为0.1-10mg。取1-20μl前驱体溶液涂覆于superp的碳纸上，在-0.1mpa的真空中干燥4h。取出干燥后的电极，用紫外光照射，电极发出绿光，表明cs4pbbr6成功制得。称量可知cs4pbbr6晶体约0.1-10mg。将电极组装进锂氧电池后，在100ma/g的电流密度下进行测试，测量可得放电比容量可达9000mah/g。将放电比容量限制在1000mah/g的条件下，首圈放电电压为2.6v，充电电压为3.8v。充放电后，用紫外光照射电极，电极没有发出绿光，将放电后的电极清洗干净，滴加csbr溶液，干燥后用紫外光照射，重新发出绿光，证明放电过程cs4pbbr6晶体中cs
+
、br-离子析出至溶液中，只剩下pbbr2。
17.实施例2
18.称取0.1-5mg csbr、0.1-5mg pbbr2溶于1-20ml dmso中，制得澄清前驱体溶液。再将superp与nmp混合形成浆料，将superp浆料涂于碳纸上，干燥后，称得superp负载量约为0.1-10mg。取1-20μl前驱体溶液涂覆于superp的碳纸上，在-0.1mpa的真空中干燥4h。取出干燥后的电极，用紫外光照射，电极发出绿光，表明cspbbr3成功制得。称量可知cspbbr3晶体约0.1-10mg。取出干燥后的电极，用紫外光照射，电极发出绿光，表明cspbbr3成功制得，称量可知cspbbr3晶体约0.1-10mg。将电极组装进锂氧电池后，在100ma/g的电流密度下进行测试，测量可得放电比容量位2100mah/g。将放电比容量限制在1000mah/g的条件下，首圈放电电压为2.7v，充电电压为3.9v。
19.实施例3
20.称取0.1-5mg csbr、0.1-5mg pbbr2溶于1-10ml dmso中，制得澄清前驱体溶液。取1-20μl前驱体溶液涂覆于碳纸上，在-0.1mpa的真空中干燥4h。取出干燥后的电极，用紫外光照射，电极发出绿光，表明cs4pbbr6成功制得。称量可知cs4pbbr6晶体约0.1-10mg。将电极组装进锂氧电池后，在100ma/g的电流密度下进行测试，测量可得放电比容量可达mah/g。将放电比容量限制在1000mah/g的条件下，首圈放电电压为2.6v，充电电压为3.8v。
21.实施例4
22.称取0.1-5mg csbr、0.1-5mg pbbr2溶于1-10ml dmso中，制得澄清前驱体溶液。再将石墨烯石墨烯浆料涂于碳纸上，干燥后，称得石墨烯负载量约为0.1-10mg。取1-20μl前驱体溶液涂覆于石墨烯的碳纸上，在-0.1mpa的真空中干燥4h。取出干燥后的电极，用紫外光
照射，电极发出绿光，表明cspbbr3成功制得。称量可知cspbbr3晶体约0.1-10mg。将电极组装进锂氧电池后，在100ma/g的电流密度下进行测试，测量可得放电比容量位2000mah/g。将放电比容量限制在1000mah/g的条件下，首圈放电电压为2.6v，充电电压为3.9v。
23.实施例5
24.称取0.1-5mg pbbr溶于1-20ml dmso中，制得澄清前驱体溶液。再将superp与nmp混合形成浆料，将superp浆料涂于碳纸上，干燥后，称得superp负载量约为0.1-10mg。取1-20μl前驱体溶液涂覆于superp的碳纸上，在-0.1mpa的真空中干燥4h。取出干燥后的电极，称量可知pbbr晶体约0.1-10mg。将电极组装进锂氧电池后，在100ma/g的电流密度下进行测试，测量可得放电性能很差，放电比容量位200mah/g。将放电比容量限制在1000mah/g的条件下，首圈放电电压为2.8v，充电电压为4.1v。
25.实施例6
26.称取0.1-5mg csbr溶于1-20ml dmso中，制得澄清前驱体溶液。再将superp与nmp混合形成浆料，将superp浆料涂于碳纸上，干燥后，称得superp负载量约为0.1-10mg。取1-20μl前驱体溶液涂覆于superp的碳纸上，在-0.1mpa的真空中干燥4h。取出干燥后的电极，称量可知csbr晶体约0.1-10mg。将电极组装进锂氧电池后，在100ma/g的电流密度下进行测试，测量可得放电比容量可达1600mah/g。将放电比容量限制在1000mah/g的条件下，首圈放电电压为2.6v，充电电压为3.9v。