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張一衛/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穩定性和低成本而受到廣泛關注，然而TMOs的主要問題是其固有的導電性差，CO₂吸附能力不足，微觀形貌不能充分暴露活性位點，影響了Li-CO₂電池的性能。

為此，東南大學張一衛教授與南京理工大學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，繞過添加粘結劑和復雜的制造過程，制備了用于 Li-CO₂電池的多孔自支撐正極。

CeO₂和Co₃O₄的結合通過強耦合納米界面導致電子結構的重組，增強了Li₂CO₃的可逆形成和分解。同時獨特的多孔結構有利于CO₂和電解液在Li-CO₂電池中的擴散。

圖1. Li-CO₂電池的電化學性能

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穩定性（>100次循環）。此外，作者開發了具有獨立正極的柔性 Li-CO₂電池，可在多角度彎曲和折疊過程中提供穩定的功率輸出，通過DFT計算詳細揭示了改進的電導率、CO₂吸附能力和電化學反應途徑。

這項工作為開發用于可穿戴電子設備的先進且靈活的 Li-CO₂電池提供了新思路。

圖2. 柔性Li-CO₂電池點亮LED及其循環性能

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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張一衛/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

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