蘭州化物所等在鋰空氣電池正極研討中取得發(fā)展
2017-9-1 9:34:13??????點(diǎn)擊：
鋰空氣電池因具有超高的理論能量密度而被認(rèn)為是電動(dòng)汽車的潛在動(dòng)力電源。鋰氧電池的放電產(chǎn)品過氧化鋰（Li2O2）具有絕緣、不溶的特性，因而，跟著放電的進(jìn)行，電極外表會(huì)逐步被其鈍化而導(dǎo)致放電停止。大尺度Li2O2的生成有助于推遲正極外表的鈍化、延長(zhǎng)放電時(shí)刻、進(jìn)步電池容量。但是，大尺度Li2O2在電極外表往往隨機(jī)散落，難以保證其與電極資料之間的有用接觸，然后約束了電池的倍率功能和能量功率。因而，亟需完成大尺度Li2O2在電極資猜中的嵌入式成長(zhǎng)。
中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研討所清潔動(dòng)力化學(xué)與資料實(shí)驗(yàn)室研討員閻興斌課題組與羰基組成與選擇氧化國(guó)家要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、吉林大學(xué)相關(guān)研討人員合作，經(jīng)過匹配不同放電特征的金屬氧化物，規(guī)劃了自支撐的碳紙-二氧化錳-四氧化三鈷（CP-MnO2-Co3O4）復(fù)合電極，研討了電極資料在放電過程中的協(xié)同放電機(jī)制，完成了大尺度放電產(chǎn)品的嵌入式成長(zhǎng)。
研討人員首要研討了單一金屬氧化物的放電特征。研討發(fā)現(xiàn)，單晶α-MnO2納米棒放電時(shí)優(yōu)先吸附Li+，并且其主暴露面(020)和(110)對(duì)超氧化鋰（LiO2，放電中心產(chǎn)品）的吸附能十分相近，這可促進(jìn)Li2O2經(jīng)MnO2外表快速、均勻成核，并誘導(dǎo)顆粒狀Li2O2的生成；多晶的Co3O4納米片放電過程中優(yōu)先吸附O2，其不同晶面臨LiO2吸附能相差較大，促使Li2O2經(jīng)Co3O4外表和電解液一起成核，并最終一起生成膜狀和片層放電產(chǎn)品。
根據(jù)以上研討結(jié)果，研討人員經(jīng)過電化學(xué)堆積法將Co3O4納米片負(fù)載于α-MnO2納米棒陣列上，一方面明顯增加了Co3O4納米片陣列的堆積高度，進(jìn)步了其比外表積，延長(zhǎng)了放電時(shí)刻；另一方面，放電時(shí)Li2O2可在α-MnO2外表優(yōu)先快速成核，使α-MnO2作為L(zhǎng)i2O2的成核位點(diǎn)并誘導(dǎo)后續(xù)Li2O2的成長(zhǎng)，到達(dá)Li2O2從復(fù)合電極內(nèi)部成長(zhǎng)和推遲Co3O4外表鈍化的兩層效果。
該復(fù)合電極的規(guī)劃完成了α-MnO2和Co3O4電極資料在放電過程中的協(xié)同效應(yīng)，完成了大尺度Li2O2在電極結(jié)構(gòu)中的嵌入式成長(zhǎng)。與單金屬氧化物電極電池比較，運(yùn)用該電極的電池展示出了更高的比容量（～100 mA g-1時(shí)，比容量為4850 mAh g-1，是同條件下α-MnO2和Co3O4電極的3倍以上）、倍率功能（600 mAg-1時(shí)，比容量仍在3500 mAhg-1以上）和愈加優(yōu)異的循環(huán)功能（限定容量為1000 mAhg-1時(shí)，可穩(wěn)定循環(huán)50次以上）。該研討作業(yè)近期在線宣布在Advanced Science上。
以上作業(yè)得到了蘭州化物所“一三五”要點(diǎn)培養(yǎng)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金的資助和支撐。
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