在繁多的二次能源中,锂氧气电池具有极高的理论比能量,远远大于目前已经产业化的锂离子电池,同时具有环保、价格低廉的特点,因此被人们寄予厚望。但锂空气电池目前仍存在循环性能差、放电比容量低及充电过电压高等问题。电池性能的改善依赖于正极催化剂的选择与优化。高效的催化剂材料可以显著改善电池反应过程中滞后的反应动力学,降低过电势,提高充放电效率。此外,催化剂微观形貌也会对锂空气电池性能产生重要影响,构建高比表面积的催化剂可以有效地提高锂空气电池比容量并改善循环性能。(1)本论文进行了二维Co-N-C材料的合成以及锂氧气电池(O2+2Li(?)#Li2O2)性能测试。我们采用碳源,氮源和钴源作为反应物,用机械混合的的方法制备Co@PNCS前驱体,通过一步热处理的方法,制备出多孔层状Co@NC结构。用于锂空气电池催化剂的研究。初步实验结果表明,一步热处理得到的多孔层状Co@HNCS结构在锂空气电池中具有良好的催化性能。Co@HNCS电极的一次完全放电容量相较于其他文献有较大提升以及截容量600 mAh g-1下循环寿命超过120圈。同时我们利用DFT计算得到Co(111)晶面吸附能大于石墨氮和吡咯氮等其他结合方式,探索得到了最佳二维Co-N-C材料的结构和电化学性能。(2)此外本论文介绍了一些锂二氧化碳电池的工作,锂二氧化碳电池可以作为缓解温室效应和未来火星移民的理想能源来源,锂二氧化碳的机理同锂氧气电池有所不同(3CO2+4Li(?)2Li2CO3+C),我们试图寻找一种具有高催化活性的材料可以有效分解碳酸锂。经查阅相关文献发现Ir具有较高的催化活性,我们利用CNT形成三维骨架结构,利用水热反应将Ir粒子均匀的修饰在CNT上面。之后我们根据不同掺杂的含量探索Ir-CNT最佳催化活性。发现Ir:CNT为1:3为最佳含量,充电电压平台大约在4.0V低于一般催化剂,并具有良好的循环性能达到100圈。