《表2 电池不同电流密度放电比容量和能量密度汇总》

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《多孔钙钛矿型氧还原催化剂在柔性铝空气电池中的应用研究》

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为了评估三种阴极材料在铝空气电池中的放电性能，使用铝箔作为阳极材料，丙烯酰胺聚合制成水凝胶电解质膜，将其采用夹层设计组装成柔性铝空气电池.在环境空气中，室温下采用1，5，10和20 mA·cm-2放电电流分别对其进行放电并记录放电过程.采用三种不同方法制成的LSMO电池放电曲线如图7a所示.所有电池的电压均随着放电电流的增加而降低.使用SiO2模板构建的3D多孔结构极大地促进了放电电压和电池稳定性的提升.与溶胶凝胶法和无模板法的LSMO相比，由模板法制备的LSMO组装的全铝空气电池在1，5，10和20 mA·cm-2的电流下分别具有更高的放电电压（分别为1.46，1.42，1.37和1.32 V），相比于无模板法和溶胶凝胶法分别提升8.2%和24.5%，且在大电流放电稳定性明显增强.低电流密度下三种样品放电性能较为接近，增加电流密度时电池性能表现出明显的区别.使用3D多孔LSMO的电池性能明显优于片状和块状LSMO，主要归因于SiO2模板的引入增加了钙钛矿氧化物的孔隙率，从而导致其比表面积和孔体积明显增大，这与上述BET结果一致.增强的孔隙率促使参与反应的三相界面（TPI）和催化活性位点显著增加.三相界面（TPI）的增加有助于扩大微孔间的传质，促使反应过程稳定性增强，催化活性位点的增加则使得电池放电性能相较于其他两者明显提升.放电电流也会影响电池的比容量和能量密度.在1～20 mA·cm-2的恒定电流下测试了使用模板法制备的LSMO材料组装的柔性铝空气电池的放电性能（图7b）.当电流密度小于5 m A·cm-2时，放电电压保持稳定，放电过程结束时急剧下降表明Al的量已耗尽并且电解质过量.在20 m A·cm-2区域之上，由于电解质中的离子扩散不足，电压随时间下降剧烈.如表2所示，放电过程中仅考虑消耗的Al的重量，当电池以1m A·cm-2放电时，最高比容量可达1048.6 m A·h·g-1-Al，此时能量密度达到峰值为1020.6 m W·h·g-1-Al.相当于掺氮石墨烯用作铝空气电池氧还原反应电催化剂[31]时比容量的4倍左右，具有与使用La2O3，SrO和MnO2混合催化剂组装而成的铝空气电池[32]相当的比容量和能量密度.