![Karakterisering van Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub> NS. (a, b) TEM-beelden, (c) XRD-patroon en (d) Raman-spectrum van Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub> NS. Krediet: <i>ACS-katalyse</i> (2022). DOI: 10.1021/acscatal.2c02544″ width=”800″ height=”530″><figcaption class= Onderzoekers ontwikkelen efficiënte zuurstofkatalysatoren voor lithium-zuurstofbatterijen](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/researchers-develop-ef.jpg)
Karakterisering van Mn3O4 NS. (a, b) TEM-afbeeldingen, (c) XRD-patroon en (d) Raman-spectrum van Mn3O4 NS. Credit: ACS Katalyse (2022). DOI: 10.1021/acscatal.2c02544
Lithium-zuurstof (Li-O2) batterijen zijn veelbelovend vanwege hun hoge theoretische energiedichtheid. De slechte katalytische prestaties van de luchtkathode van de technologie belemmerden echter de commercialisering ervan.
Onlangs heeft een gezamenlijke onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Bao Xinhe en Prof. Wu Zhongshuai van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) tweedimensionale (2D) Mn3O4 nanosheets met dominante kristalvlakken op grafeen (Mn3O4 NS/G) als efficiënte zuurstofkatalysatoren voor Li-O2 batterijen, waardoor een ultrahoge capaciteit en stabiliteit op lange termijn wordt bereikt.
Deze studie is gepubliceerd in ACS Katalyse.
Het ontwerpen van zuurstofkatalysatoren met goed gedefinieerde vormen en hoogactieve kristalfacetten kan de zuurstofreductiereactie (ORR) en zuurstofevolutiereactie (OER) op de driefasige interfaces effectief reguleren, maar het blijft een uitdaging.
De onderzoekers gaven aan dat de Mn3O4 NS/G met de (101) facetten en verrijkte zuurstofvacatures bood een lagere ladingsoverpotentiaal van 0,86 V dan die van Mn3O4 nanodeeltjes op grafeen (1,15 V).
Bovendien, Mn3O4 NS/G-kathode vertoonde langdurige stabiliteit gedurende 1.300 uur en ultrahoge specifieke capaciteit tot 35.583 mAh/g bij 200 mA/g, beter dan de meeste op Mn gebaseerde oxiden voor Li-O2 batterijen gemeld.
Zowel de experimentele als theoretische resultaten bewezen de lagere adsorptie-energie van Mn3O4 (101) voor het lozingsproduct Li2O2 in vergelijking met Mn3O4 (211), die de gemakkelijkere ontbinding van Li . manifesteert2O2 tijdens het laadproces.
“Dit werk kan aanwijzingen opleveren voor het construeren van op Mn gebaseerde materialen met een gedefinieerd kristalfacet voor hoogwaardige Li-O2 batterijen,” zei prof. Wu.
Yuejiao Li et al, Tweedimensionale Mn3O4 Nanosheets met dominante (101) kristalvlakken op grafeen als efficiënte zuurstofkatalysatoren voor ultrahoge capaciteit en Li-O met een lange levensduur2 Batterijen, ACS Katalyse (2022). DOI: 10.1021/acscatal.2c02544
ACS Katalyse
Geleverd door de Chinese Academie van Wetenschappen