随着社会的发展和科技的进步,人们对能源的需求也在不断提高,传统石油资源的日益短缺使得开发新的能源体系成为迫在眉睫的需求,这其中,拥有高理论能量密度的锂空气电池成为研究者们关注的焦点。锂空气电池的理论能量密度接近汽油,且正极反应物为氧气,对环境无污染,因此有望成为替代汽油的新一代能源体系。但锂空气电池的研究还不完善,仍存在着充电过电位高、循环稳定性差等问题,开发稳定高效的正极催化剂被认为是解决问题的关键。本文采用化学气相沉积法在泡沫镍基底上生长了具有褶皱结构的多层三维石墨烯,其分布较为均匀、结构比较完整。以三维石墨烯为正极组装成锂空气电池进行电化学测试,其氧还原反应起始电势较低,电池的可逆性一般。首次充放电时的放电比容量为271 mAh/g,充电电压平台约为4.3V,放电电压平台约为2.4V,电势差约为1.9V。通过水热法在三维石墨烯表面合成了钴酸铜微米花,制得了三维石墨烯和钴酸铜微米花复合材料(three-dimensional graphene@CuCo2O4 Microflower,3D graphene@CuCo2O4MF),该材料具有独特的分层多孔结构,为O2和放电产物提供了充足的输运和储存空间。以3Dgraphene@CuCo204MF为正极组装成锂空气电池进行电化学测试,相比于三维石墨烯电极,3Dgraphene@CuCo2O4MF电极具有更高的氧还原反应起始电势、更好的可逆性和更低的充放电电势差,且首次充放电比容量达到3278 mAh/g,远远高于三维石墨烯电极。3 D graphene@CuCo204 MF电极具有良好的倍率性能,在0.4 A/g的电流密度下,放电比容量依然可以达到785 mAh/g。限制比容量为500 mAh/g时电池可以保持电压稳定进行169个充放电循环,首次充电平台低至3.6 V。