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48V50A車載充電機用高活性氧演變催化劑的作用有多大?

作者:(www.medove-pernicky.com) 發布于:2021/8/4 22:26:58 點擊量:

48V50A車載充電機充電鋰-氧(Li-O2)電池由于具有超高的理論比容量(是現有鋰電池的3到5倍),受到了廣泛的關注。然而,其循環壽命較差(<100次循環),倍率性能不好(<1mAcm-2)而且能量效率低(65-70%),這些都限制了48V50A車載充電機充電鋰氧蓄電池的發展。這些問題可歸因于其氧化還原反應的滯后以及反應中間體,電解質和碳電極之間的化學不穩定性。Li2O2再充電需要提供巨大超電勢(例如,碳上的超電勢>1,000mV)。研發有效的Li2O2充電催化劑對于解決這些問題是至關重要的。

目前,已經報道了的固體催化劑如貴金屬(Pt基,Ru基)或過渡金屬氧化物(MnOx,CrOx和CoOx)可有效地降低析氧反應(OER)的超電勢。催化劑在Li-O2電池中的催化機理,特別是OER催化機理,仍然是一個有爭議的話題。如何通過對機理的研究合理的制備高活性OER催化劑仍然是一個亟待解決的問題。

本文通過引入TiO2抑制劑,設計并合成了一系列具有不同高表面能晶面比例的Cr2O3催化劑,并研究了高表面能晶面對Li-O2OER活性的作用。發現OER活性隨著高表面能晶面面積的增加而增加。這表明Cr2O3的高表面能晶面對Li2O2表現出高的活性,這可歸因于由于更多的未飽和配位原子與OER中間體(Li2-xO2)結合更強。值得注意的是,具有最高比例高表面能晶面TiCrOx復合材料顯示出比現有技術貴金屬Ru/VC高得多的Li-O2OER活性(在500mAg碳-1下為3.67VLi):平均充電電壓降低120mV以上,氧回收效率提高,副反應降低。研究表明,氧化物催化劑的表面能是控制Li-O2OER活性的關鍵材料屬性,并為可再充電的Li-O2電池催化劑提供了有效的設計策略。


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