首頁 > 行業(yè)資訊 > Science Advances：雙金屬氧化還原活性配合物應(yīng)用于高效鋰氧氣電池研究取得新進展

Science Advances：雙金屬氧化還原活性配合物應(yīng)用于高效鋰氧氣電池研究取得新進展

時間：2023-02-08 來源：瀏覽：

Science Advances：雙金屬氧化還原活性配合物應(yīng)用于高效鋰氧氣電池研究取得新進展

Energist 能源學(xué)人

能源學(xué)人

微信號 energist

功能介紹能源學(xué)人，打造最具影響力的能源科技服務(wù)平臺！

收錄于合集

可充電非質(zhì)子鋰氧氣電池(Li-O ₂ )具有高的理論能量密度，因此可能應(yīng)用于新一代儲能技術(shù)領(lǐng)域。目前該類電池仍存在許多問題，如過電位大、倍率性能低和循環(huán)穩(wěn)定性差等。合理設(shè)計高效穩(wěn)定的氧還原反應(yīng)(ORR)和氧析出反應(yīng)(OER)催化劑是提高Li-O ₂ 電池性能的關(guān)鍵。南京大學(xué)左景林教授、馬晶教授、何平教授等合作，在COFs材料中同時引入鎳二硫烯單元和鈷卟啉單元，構(gòu)建出了ORR/OER雙功能陰極催化劑，實現(xiàn)了高效的Li-O ₂ 電池性能。在500 mA g ^?1 高電流密度下，電池整體充放電電勢差降到1.0 V，并且能夠持續(xù)穩(wěn)定循環(huán)200圈，其性能接近 PtAu 貴金屬納米催化劑。相關(guān)工作以“ Covalent Organic Frameworks with Ni–Bis(dithiolene) and Co–Porphyrin Units as Bifunctional Catalysts for Li–O ₂ Batteries” 為題在 Science Advances ( DOI:10.1126/sciadv.adf2398 ) 上發(fā)表。

【文章亮點】

鎳二硫烯(NiS4)可看作四硫富瓦烯(TTF)的無機類似物。基于NiS ₄ 和TTF結(jié)構(gòu)和性能的相似性，合成出了雙金屬氧化還原金屬配合物材料Ni-TAPP-Co.

圖1 雙金屬氧化還原金屬配合物設(shè)計思路

在500 mA g ^?1 高電流密度下，Ni-TAPP-Co在Li-O ₂ 電池中表現(xiàn)出了良好的ORR/OER催化性能，將電池整體充放電電勢差降到1.0 V，并且能夠持續(xù)穩(wěn)定循環(huán)200圈，性能接近 PtAu 貴金屬納米催化劑。

圖2 不同COF材料作為Li-O ₂ 電池電極催化劑的電化學(xué)性能

密度泛函理論(DFT)和對照實驗揭示了Ni-TAPP-Co在Li-O ₂ 電池中起到了雙功能作用。(1) Ni和Co位點具有OER/ORR作用；(2) Ni和Co位點能夠誘導(dǎo)Li ₂ O ₂ 沉積。

圖3 電池反應(yīng)的產(chǎn)物表征

圖4 DFT計算

【總結(jié)】

雙金屬氧化還原金屬配合物具有豐富的ORR/OER活性位點，多孔結(jié)構(gòu)以及良好的網(wǎng)絡(luò)形貌，展現(xiàn)了高效的Li-O ₂ 電池性能。密度泛函理論(DFT)和對照實驗揭示了Ni和Co位點在降低放電/充電過電位和調(diào)節(jié)Li ₂ O ₂ 沉積中的起到了關(guān)鍵作用。以上結(jié)果拓展了金屬配合物材料在儲能方面的應(yīng)用研究。

Si-Wen Ke, Wei Li, Yuming Gu, Jian Su, Yifan Liu, Shuai Yuan, Jing-Lin Zuo, Jing Ma, Ping He, Covalent organic frameworks with Ni-Bis(dithiolene) and Co-porphyrin units as bifunctional catalysts for Li-O2 batteries, SCIENCE ADVANCES, DOI:10.1126/sciadv.adf2398

麥文杰教授/王中林院士Nature子刊：高熵流水，鋅有靈兮！“高熵電解液”助力鋅電池實現(xiàn)-80°C下循環(huán)1200周

2023-02-06