锂空气电池是最有前景的电化学储能电池之一,在过去的五年中,由于其在电动汽车等方面的潜力,引起了人们的极大关注。然而目前,锂空气电池的研究还存在很多亟待解决的问题,如较高的充放电过电势、较短的循环寿命和较低的能量效率等。若要改善上述问题,空气正极起着重要的作用,而采用过渡金属氧化物来构造非碳空气正极,不仅可以减少因碳材料和粘结剂带来的副反应,而且还具有较好的氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）催化性能。本论文通过二次水热法在泡沫镍集流体上先后构建NiO纳米片和NiCo2O4纳米线,制备得到NiCo2O4@NiO@FNi复合非碳正极。这种复合结构的构建,一方面可以通过增大比表面积来增加反应活性位点,另一方面结合了NiCo2O4对ORR/OER的催化能力以及NiO对碳酸盐产物的分解能力,最终实现锂空气电池整体性能的提升。主要研究内容如下:（1）本实验通过改变水热过程中水和乙醇的比例,得到了不同尺寸的NiO纳米片。利用FESEM、XRD、BET等方法对材料进行了表征,证明了多孔NiO纳米片的成功制备。当水与乙醇的溶剂体积比为1:1,生成的NiO纳米片比表面积最大,达到6.9635 m2g-1,且OER/ORR的催化性能最好。（2）本实验通过分别改变溶剂比例和水热时间,获得了不同形貌的NiCo2O4纳米阵列结构,如纳米片、纳米线等。利用FESEM、XRD、BET等方法对材料进行了表征,并将其组装成电池进行了电化学性能测试。在电流密度为200 m A g-1,限制放电容量为500 m A h g-1,以NiCo2O4纳米线为正极的电池循环次数为52次,优于NiCo2O4纳米片。这与NiCo2O4纳米线的比表面积更大、孔结构更好密切相关,有利于放电产物的形成和分解。（3）结合上述研究,采用二次水热法,将NiCo2O4纳米线复合到NiO纳米片上,制备得到纳米片-纳米线结构的NiCo2O4@NiO@FNi复合正极。采用FESEM、XRD、BET等手段对材料进行表征分析,并将其组装成电池进行电化学性能测试。当电流密度为200m A g-1时,NiCo2O4@NiO@FNi电极的比容量为7667 m A h g-1。在电流密度为200 m A g-1,限制放电容量500 m A h g-1,NiCo2O4@NiO@FNi电极循环次数可达176圈。通过性能对比和充放电产物分析,进一步深入分析了锂空气电池的充放电反应机理。最终认为,这种具有复合结构的正极不仅保留了NiO分解碳酸锂产物的能力,且能充分发挥NiCo2O4对ORR/OER的催化作用。综上所述,本论文首先构造NiO纳米片基底;然后制备性能优异的NiCo2O4纳米阵列;最后通过水热法,把NiO纳米片和NiCo2O4纳米阵列复合,得到一种特殊结构的NiCo2O4@NiO@FNi复合正极。对比复合正极和单独NiO和NiCo2O4正极在锂空气电池中性能的差异,并结合其放电产物的表征,深入探究复合催化剂在锂空气电池中的催化机理。