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張一衛(wèi)/楊勇EnSM: 柔性Li-CO2電池的Co摻雜CeO2 /石墨烯氣凝膠自支撐正極

目前Li-CO₂電池研究集中在探索用于有效還原CO₂和分解Li₂CO₃的高性能、低成本的電催化劑。

過渡金屬氧化物 (TMO) 因其具有競爭力的循環(huán)穩(wěn)定性和低成本而受到廣泛關(guān)注，然而TMOs的主要問題是其固有的導(dǎo)電性差，CO₂吸附能力不足，微觀形貌不能充分暴露活性位點(diǎn)，影響了Li-CO₂電池的性能。

為此，東南大學(xué)張一衛(wèi)教授與南京理工大學(xué)楊勇副教授等人通過將2D鈷摻雜CeO₂納米片直接錨定在石墨烯氣凝膠上，繞過添加粘結(jié)劑和復(fù)雜的制造過程，制備了用于 Li-CO₂電池的多孔自支撐正極。

CeO₂和Co₃O₄的結(jié)合通過強(qiáng)耦合納米界面導(dǎo)致電子結(jié)構(gòu)的重組，增強(qiáng)了Li₂CO₃的可逆形成和分解。同時(shí)獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)有利于CO₂和電解液在Li-CO₂電池中的擴(kuò)散。

圖1. Li-CO₂電池的電化學(xué)性能

組裝后的 Li-CO₂電池具有出色的放電容量（7860 mAh/g）和具有競爭力的循環(huán)穩(wěn)定性（>100次循環(huán)）。此外，作者開發(fā)了具有獨(dú)立正極的柔性 Li-CO₂電池，可在多角度彎曲和折疊過程中提供穩(wěn)定的功率輸出，通過DFT計(jì)算詳細(xì)揭示了改進(jìn)的電導(dǎo)率、CO₂吸附能力和電化學(xué)反應(yīng)途徑。

這項(xiàng)工作為開發(fā)用于可穿戴電子設(shè)備的先進(jìn)且靈活的 Li-CO₂電池提供了新思路。

圖2. 柔性Li-CO₂電池點(diǎn)亮LED及其循環(huán)性能

Electron Structure and Reaction Pathway Regulation on Porous Cobalt-Doped CeO₂/Graphene Aerogel: A Free-Standing Cathode for Flexible and Advanced Li-CO₂ Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.006

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