可充电锂氧电池高性能阴极催化剂:CuCr2O4@rGO

内容简介

锂-氧电池与锂-离子电池相比具有更高的理论比能量,吸引了学术界和工业界的广泛关注。基于Li2O2可逆生成与分解的锂-氧电池,理论能量密度可高达3600Wh/kg,是目前较为成熟的锂离子电池的5-10倍,被公认为唯一可以与汽油相媲美的新型能源。

但是,非水溶剂锂-空气电池在发展过程中的诸多科学问题,并尚未得到根本解决,其中最为关键的是电池充放电过程中电势过高的问题。廉价、高效的正极催化剂材料的开发是解决这些问题的关键技术之一。

厦门大学岳光辉老师课题组开发了一种高效的CuCr2O4@rGO阴极催化剂复合材料。首先将制备得到的CuCr2O4纳米颗粒分散于GO溶液,然后在低温下水热反应还原GO,得到CuCr2O4@rGO复合催化材料。

作为Li-O2电池阴极催化剂,该催化材料展现了优异的 ORR 和 OER 双功能催化活性,在限容容量1000 mAh/g情况下,可以在 200 mA/g的电流密度下稳定循环超过100周期。分析表明,优异的电催化性能主要归因于尖晶石结构 CuCr2O纳米粒子高的催化效率,以及 rGO 大的比表面积和高的电导率。

图文导读

▶ 图1 CCO和CCO@rGO的XRD图。

▶ 图2 不同放大倍数下 a, c) CCO纳米颗粒;b, d) 纳米CCO@rGO。

▶ 图3 a) CCO@rGOTEM图;b) 及相应的高分辨TEM图。

▶ 图4 a, c)不同电流密度下(100,200,500mA g-1)CCO和CCO@rGO阴极恒电流充放电曲线;b, d) CCO@rGO和CCO阴极阴极充放电曲线;e) 使用CCO和CCO@rGO阴极的LOBs循环稳定性。以上充放电过程测试的极限容量均为1000 mAh g-1  

▶ 图5 CCO@rGO电极 a) 原始;b) 放电 和 c) 再充电后的SEM图;d) CCO@rGO阴极放电和再充电后的XRD图。

▶ 图6 使用CCO@rGO为催化剂的LOBs工作示意图。

文章信息

文章发表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期,详情请阅读全文,可免费下载。本文在期刊微信 (nanomicroletters)、微博 (纳微快报NML)、科学网博客、Facebook、Twitter等媒体推出,请多关注。以往微信推文可参看网站(http://nmsci.cn)

文章题目: CuCr2O4@rGO Nanocomposites as High-Performance Cathode Catalyst for Rechargeable Lithium–Oxygen Batteries

引用信息:Liu,J., Zhao, Y., Li, X. et al. Nano-Micro Lett. (2018) 10: 22.

https://doi.org/10.1007/s40820-017-0175-z

关键词:CuCr2O@rGO纳米复合材料,阴极催化剂,锂氧电池

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通讯作者简介

                 
个人简历
厦门大学副教授,德国马普所固态化学物理研究所访问学者,韩国UNIST博士后和高级访问学者。

主要研究领域

1. 新型低维功能材料及其应用(锂离子电池、太阳电池);

2. 能源电化学;

3. 表面与界面;

4. 材料物理与化学。

主页

http://cm.xmu.edu.cn/8a/0f/c12304a231951/page

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