基於全石墨烯骨架的高性能Li–O 2電池

2020-09-30 石墨烯聯盟


本文要點：

採用「一石二鳥」策略，這項工作為製造高性能Li–O 2電池提供了一種創新的解決方案

1成果簡介

Li–O 2電池是最吸引人的能量存儲形式之一，因為它具有極高的能量密度和隨時可用的氧。然而，在最終使這項技術造福人類生活之前，陽極和陰極方面都面臨著巨大的挑戰。本文，蘇州大學鄧昭教授課題組在《Adv. Funct. Mater》期刊發表名為「High‐Performance Li–O2 Batteries Based on All‐Graphene Backbone」的論文，研究採用一石二鳥的方法製造高性能且靈活的Li-O 2電池，該電池僅使用一個由氧化石墨烯氣凝膠和空心NiCo 2 O 4微球嵌入陽極和陰極的結構骨架構成。

通過鋰注入製備的複合鋰陽極表現出3398.4 mAh g -1的超高容量獨立的氧氣陰極具有顯著的能力，可通過催化可逆的Li 2 O 2形成來提高能量效率，並且顯著抑制枝晶的生長和體積膨脹。結合在一起後，所得的Li–O 2電池具有卓越的長期循環穩定性，可進行400多個循環的高度可逆放電/充電，此外柔性袋式電池具有出色的機械變形能力。通過使用全光譜的非原位和操作光譜和顯微鏡工具，我們對鋰氧電池的卓越性能進行了深入的研究。

2圖文導讀

圖1、Li @ GA陽極和NCO @ rGA陰極的製備和表徵。

圖2、Li @ GA在對稱電池和不對稱半電池中的電化學性能

圖3、Li @ GA與純Li的Li剝離/鍍覆行為的異位SEM和原位光學顯微鏡觀察。A，B）頂視圖，而c，d）在以1mA釐米100個循環後的裸Li電極的不同放大倍數的橫截面SEM圖像-2為5毫安釐米的固定循環容量-2。e，f）在1 mA cm -2的條件下經過100次循環後，Li @ GA電極在不同放大倍數下的俯視圖和g，h）截面SEM圖像，固定循環容量為5 mAh cm -2。i，j）原位延時光學顯微鏡分別顯示了在純Li和Li @ GA電極上的Li鍍覆過程。

圖4、具有各種正極組合的Li–O 2電池的電化學性能。

圖5、對可逆Li 2 O 2形成的機理研究。

圖6、靈活的Li–O2袋式電池演示

3小結

總而言之，嵌入NCO微球的氧化石墨烯氣凝膠是通過簡便的靜電組裝和冷凍乾燥過程製成的，同時用作Li-O 2電池陽極和陰極的結構骨架。最後，通過採用「一石二鳥」策略，這項工作為製造高性能Li–O 2電池提供了一種創新的解決方案，極大地降低了材料和加工成本，可以擴展到嵌入更多不同材料的2D材料中。氧氣催化劑。

文獻：

來源:材料分析與應用

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