蘭州化物所等在鋰空氣電池正極研討中取得發展
2017-9-1 9:34:13??????點擊：
鋰空氣電池因具有超高的理論能量密度而被認為是電動汽車的潛在動力電源。鋰氧電池的放電產品過氧化鋰（Li2O2）具有絕緣、不溶的特性，因而，跟著放電的進行，電極外表會逐步被其鈍化而導致放電停止。大尺度Li2O2的生成有助于推遲正極外表的鈍化、延長放電時刻、進步電池容量。但是，大尺度Li2O2在電極外表往往隨機散落，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。
中國科學院蘭州化學物理研討所清潔動力化學與資料實驗室研討員閻興斌課題組與羰基組成與選擇氧化國家要點實驗室、吉林大學相關研討人員合作，經過匹配不同放電特征的金屬氧化物，規劃了自支撐的碳紙-二氧化錳-四氧化三鈷（CP-MnO2-Co3O4）復合電極，研討了電極資料在放電過程中的協同放電機制，完成了大尺度放電產品的嵌入式成長。
研討人員首要研討了單一金屬氧化物的放電特征。研討發現，單晶α-MnO2納米棒放電時優先吸附Li+，并且其主暴露面(020)和(110)對超氧化鋰（LiO2，放電中心產品）的吸附能十分相近，這可促進Li2O2經MnO2外表快速、均勻成核，并誘導顆粒狀Li2O2的生成；多晶的Co3O4納米片放電過程中優先吸附O2，其不同晶面臨LiO2吸附能相差較大，促使Li2O2經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品。
根據以上研討結果，研討人員經過電化學堆積法將Co3O4納米片負載于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，進步了其比外表積，延長了放電時刻；另一方面，放電時Li2O2可在α-MnO2外表優先快速成核，使α-MnO2作為Li2O2的成核位點并誘導后續Li2O2的成長，到達Li2O2從復合電極內部成長和推遲Co3O4外表鈍化的兩層效果。
該復合電極的規劃完成了α-MnO2和Co3O4電極資料在放電過程中的協同效應，完成了大尺度Li2O2在電極結構中的嵌入式成長。與單金屬氧化物電極電池比較，運用該電極的電池展示出了更高的比容量（～100 mA g-1時，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，比容量仍在3500 mAhg-1以上）和愈加優異的循環功能（限定容量為1000 mAhg-1時，可穩定循環50次以上）。該研討作業近期在線宣布在Advanced Science上。
以上作業得到了蘭州化物所“一三五”要點培養項目、國家自然科學基金的資助和支撐。
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