协同利用的N和P共Ti3C2Txmxene使高性能Li-air电池成为可能
Ming Chao1, Kai Zeng1, Chengyi Lu1
1College of Energy, Soochow Institute for Energy and Materials Innovations, Soochow University, Suzhou 215006, China.
Journal of colloid and interface science
|November 29, 2023
概括
研究人员通过与和联合剂Ti3C2Tx MXene开发了一种用于氧电池的新型催化剂. 这种增强的催化剂显著提高了电池性能和循环寿命,为下一代能源存储铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 氧电池 (LOB) 提供高的理论能量密度,但受到缓慢的氧电极反应动力学的限制.
- 有效的催化剂对于通过增强氧降解和演化反应来提高LOB的性能至关重要.
- 由于其独特的特性,MXene材料,特别是Ti3C2Tx是催化剂开发的有希望的候选者.
研究的目的:
- 为Ti3C2Tx MXene与 (N) 和 (P) 原子进行联合兴奋剂开发一个简单的策略.
- 调查N和P联合兴奋剂对LOB中MXene的催化活性和性能的影响.
- 探索NP-Ti3C2Tx作为一种高效的电催化剂的潜力,以推动空气电池技术的发展.
主要方法:
- 一种易于静电自组装的方法被用来合成N和P联合剂的Ti3C2Tx (NP-Ti3C2Tx) MXene.
- 在氧电池中评估了NP-Ti3C2Tx的电化学性能,包括放电能力和循环稳定性.
- 进行了理论计算,以了解联合兴奋剂对氧减少 (ORR) 和氧演化 (OER) 反应动学的影响.
主要成果:
- NP-Ti3C2Tx催化剂表现出丰富的活性位点,并促进了高效的电子传输,增强了Li2O2的容纳.
- 使用NP-Ti3C2Tx催化剂的LOBs在1000 mA/g时实现了24,940 mAh/g的高放电能力.
- 该电池表现出了显著的循环稳定性,在高电流密度 (1000-5000 mA/g) 的情况下连续运行159-229个周期,切断容量为1000 mAh/g.
- 理论计算显示,由于N和P联合使用,ORR (0.26V) 和OER (0.13V) 的过度潜力显著减少.
结论:
- 与N和P原子共Ti3C2Tx MXene是一种可行的和有效的策略,用于创建高性能电催化剂.
- NP-Ti3C2Tx催化剂显著提高了LOB中的氧电极反应的动力学,从而提高了容量和周期寿命.
- 这项工作为开发下一代空气电池的先进MXene基催化剂提供了有前途的途径.
