19.10.2022 - Dalian Institute of Chemical Physics

Forscher entwickeln effiziente Sauerstoffkatalysatoren für Lithium-Sauerstoff-Batterien

Die Lithium-Sauerstoff-Batterie (Li-O2) ist aufgrund ihrer hohen theoretischen Energiedichte eine der vielversprechendsten Batterien. Die schlechte katalytische Leistung ihrer Luftkathode hat jedoch ihre Kommerzialisierung behindert.

Kürzlich hat eine gemeinsame Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. BAO Xinhe und Prof. WU Zhongshuai vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) zweidimensionale (2D) Mn3O4-Nanoblätter mit dominanten Kristallebenen auf Graphen (Mn3O4 NS/G) als effiziente Sauerstoffkatalysatoren für Li-O2-Batterien hergestellt und damit eine extrem hohe Kapazität und Langzeitstabilität erzielt. Diese Studie wurde am 7. Oktober in ACS Catalysis veröffentlicht.

Die Entwicklung von Sauerstoffkatalysatoren mit wohldefinierten Formen und hochaktiven Kristallfacetten kann die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) und die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) an den Drei-Phasen-Grenzflächen wirksam regulieren, stellt jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar.

Die Forscher wiesen darauf hin, dass das Mn3O4 NS/G mit den (101)-Facetten und angereicherten Sauerstoffleerstellen ein niedrigeres Ladungsüberpotential von 0,86 V als das von Mn3O4-Nanopartikeln auf Graphen (1,15 V) aufweist.

Darüber hinaus wies die Mn3O4 NS/G-Kathode eine Langzeitstabilität von über 1.300 Stunden und eine sehr hohe spezifische Kapazität von bis zu 35.583 mAh/g bei 200 mA/g auf und übertraf damit die meisten berichteten Mn-basierten Oxide für Li-O2-Batterien.

Sowohl die experimentellen als auch die theoretischen Ergebnisse belegen die geringere Adsorptionsenergie von Mn3O4 (101) für das Entladungsprodukt Li2O2 im Vergleich zu Mn3O4 (211), was die leichtere Zersetzung von Li2O2 während des Ladevorgangs belegt.

"Diese Arbeit kann Anhaltspunkte für die Entwicklung von Mn-basierten Materialien mit definierter Kristallfacette für leistungsstarke Li-O2-Batterien liefern", so Prof. WU.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über DICP