据了解,北京理工大学王博教授课题组联合北京光电转换材料研究者一起开发了一种高性能Li-CO2电池正极材料。其是通过控制热解由氧化石墨烯连接的Mn-MOF(Mn(C2H2N3)2)纳米复合材料,制备了超细MnO纳米颗粒嵌入氮掺杂碳骨架的3D石墨烯网络(MnO@NC-G)。
相关研究者透露,高性能Li-CO2电池正极设计满足了以下3个方面:分散的催化位点;快速的电子传输;稳固的互联网络。如此一来,实现了低电压滞后(50mAg-时为0.88V),高倍率性能(1Ag-1)和长使用寿命(超过200圈循环)。在电压区间为2.0–4.5V,电流密度为50mAg-时,电池最大放电容量达25021mAhg-1。另外,在1Ag-1的电流密度下循环206圈的MnO@NC-G正极重新组装到新电池中可继续循环176圈。种种现象表明通过其他组件的提升能延长电池寿命,并利于Li负极地保护。
当前,Li-CO2电池的发展,主要在于正极材料的制备,并得满足降低电压滞后和提高循环稳定性的要求。B,N-共掺杂石墨烯作正极,可降低电池的过电势,且长寿命,该项研究证明了将催化位点引入正极的重要性。为了开发低成本优异性能的催化剂,许多非贵金属基纳米材料被研制出,如将NiO。另一方面,降低充电电势的方法是将CO2转为除Li2CO3和碳之外的放电产物,如当用Mo2C@CNT作催化剂时放电产物变成Li2C2O4–Mo2C,充电电势低于3.5V。
对此,研究者开发了氧化石墨烯与MOF复合的纳米材料,打造高性能Li-CO2电池正极,且此项研究为实际应用中具有长寿命的Li-CO2系统的开发指明了方向。