由于高的理论比能量密度,锂空(氧)电池受到国内外学者广泛关注,且被认为很有希望替代锂离子电池,应用于电动车以及电网级电能储存系统。然而,锂氧电池在商用之前,需要解决几个关键的问题:低容量,差倍率和短循环寿命。产生这些问题的主要原因是在充放电过程中低的反应动力学。因此,很多学者试图开发具有高比面积、高孔体积的催化剂作为电极材料来提高动力学,降低充放电过程中的过电势。
由于高的导电性能以及结构的多样性,碳材料是较理想的一种电极材料。然而,这些碳材料易与电解液以及过氧化锂中间物种发生副反应,生成碳酸锂等副产物,逐渐提高过电势,降低电池的循环寿命。
针对这些问题,我院李自卫老师与东国大学Kang Yongmook教授课题组提出,把具有高催化剂活性的镍钴硅酸盐包覆在具有高导电能力的碳纳米管表面,形成核壳型催化剂,减少碳纳米管与电解液直接接触,从而抑制碳酸锂等副产物的生成。并通过将镍钴硅酸盐部分还原出金属镍,进一步提高材料的整体电子传输能力。得到的碳纳米管@镍@镍钴硅酸盐核壳催化剂的放电容量达到10046 mAhg-1cat,循环次数达54次。该研究工作发表在材料化学A杂志上(J. Mater. Chem. A, 6, 10447-10455,2018.),影响因子8.867。
全文见刊http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta03099e#!divAbstract.该工作得到国家自然科学基金青年项目(21606057)和贵州省科学技术基金([2016]1061)的大力支持。
研究团队合影(右起第三位为李自卫副教授)