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哈工大朱星寶AFM: 用于鋰氧電池正極的柔性3D分層多孔結構設計及其功能改性

哈工大朱星寶AFM: 用于鋰氧電池正極的柔性3D分層多孔結構設計及其功能改性
正極被認為是鋰氧電池(LOBs)系統中最重要的部分,因為它顯著影響Li2O2的形成和分解過程,這直接決定了電池性能。正極的納米結構設計必須考慮充放電循環過程中的離子和電子電導率,以及對不溶性放電產物的適應。
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在此,哈爾濱工業大學朱星寶教授等人報道了一種精心設計的獨立式復合結構,其中表面生長的碳納米纖維 (CNF) 網絡作為優異的正極催化劑,柔性3D多孔石墨烯泡沫 (PGF) 作為基底,無需額外的粘結劑或正極基底。
CNFs網絡不僅為電化學反應提供了豐富的活性位點,而且為產物沉積提供了足夠的空間。無粘結劑的CNF通過化學氣相沉積 (CVD) 方法直接接枝到PGF,這種與基底的牢固接觸導致700次循環的顯著穩定性。
哈工大朱星寶AFM: 用于鋰氧電池正極的柔性3D分層多孔結構設計及其功能改性
圖1. GF和CNFs-GF的表征
此外,通過N摻雜和RuO2納米顆粒浸漬實現功能改性,提高了正極的ORR和 OER動力學性能。RuO2@NCNFs-PGF正極實現了令人滿意的8440 mAh g-1容量,并表現出可接受的倍率性能。
此外,當用RuO2納米粒子改性時,正極的充電電位降低到≈4.0 V。這項研究表明該輕質正極結構有利于LOB的實際應用,并有可能擴展到許多其他催化劑種類的應用。
哈工大朱星寶AFM: 用于鋰氧電池正極的柔性3D分層多孔結構設計及其功能改性
圖2. RuO2 @NCNFs-PGF正極的電化學性能
Advanced Engineering for Cathode in Lithium-Oxygen Batteries: Flexible 3D Hierarchical Porous Architecture Design and Its Functional Modification, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105664

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