Citation: Zhang Jing, Tang Gong-ao, Zeng Yu, Wang Baoxing, Liu Liwei, Wu Qiang, Yang Lijun, Wang Xizhang, Hu Zheng. Hierarchical Carbon Nanocages as the High-performance Cathode for Li-O2 Battery Promoted by Soluble Redox Mediator[J]. Acta Chimica Sinica, 2020, 78(6): 572-576. doi: 10.6023/A20030085
可溶性氧化-还原介质促进分级结构碳纳米笼的锂氧电池性能
-
关键词:
- 锂氧电池
- / 分级碳纳米笼(hCNC)
- / 乙酰丙酮亚铁(Fe (acac)2)
- / Li2O2
- / 放电容量
- / 循环稳定性
English
Hierarchical Carbon Nanocages as the High-performance Cathode for Li-O2 Battery Promoted by Soluble Redox Mediator
-
1. 引言
随着不可再生化石能源的日益消耗, 带来严重的能源危机和环境问题, 人们越来越关注新型清洁能源开发和利用, 如二次电池.其中, 可充锂氧电池因其高的理论能量密度(约11400 Wh·kg-1, 约为锂离子电池的十倍)被认为是最具发展潜力的高性能二次电池之一, 相关研究已取得长足进展[1~6], 但仍面临诸多挑战, 譬如放电容量较低、循环稳定性较差等[7].可充锂氧电池涉及放电过程中不导电的Li2O2颗粒形成的氧还原反应(ORR)和充电过程中Li2O2分解的氧析出反应(OER) [8~11], 其性能与ORR和OER过程的可逆性密切相关.在放电过程中, 正极材料表面形成不导电的Li2O2颗粒并逐渐覆盖正极材料表面, 致使正极材料逐渐失活、电池性能变差; 充电过程则伴随着Li2O2产物的分解, 若Li2O2颗粒大则难以彻底分解[12~15].可见, 实现放电产物Li2O2的高度可逆形成与分解是提升锂氧电池电化学性能的关键.迄今, 人们主要采用以下两种策略: (1)以具有大的比表面积, 合适的孔结构和高电导率的sp2碳材料作为正极材料, 例如碳纳米管、多孔碳和石墨烯等; 大的比表面有利于提供丰富的反应活性位点, 容纳更多的Li2O2; 合适的孔道结构可以有效地担载和/或分散Li2O2. (2)在电解液中添加兼具ORR/OER双功能催化能力的可溶性氧化还原介质[16~23], 如酞菁铁(FePc)和亚铁血红蛋白(Heme); 这类介质可以穿梭在电极和电解液之间, 在电极表面得失电子并且形成氧化还原电对, 在放电过程中催化位点不会被Li2O2产物覆盖, 在充电过程中可以与Li2O2产物充分接触从而有效地催化Li2O2产物的分解, 实现了O2和Li2O2之间的快速转换.最近, 我们课题组发展了一种新型三维分级结构碳纳米笼(hCNC), 它具有高的电导率, 大的比表面积和微孔-介孔-大孔共存的孔结构, 在锂离子电池、超级电容器以及无金属电催化剂领域都表现出优异的性能[24~26], hCNC的这些特征也能很好地满足高性能锂氧电池正极材料的要求.而且, 我们注意到FePc和Heme分子含大π共轭环, 与sp2碳材料存在较强的π-π相互作用, 会使其在电解质溶液中的游离浓度较低, 若采用不含大π共轭环的可溶性小分子作为氧化-还原介质(如乙酰丙酮亚铁(Fe(acac)2)), 则可因其与sp2碳材料间仅存在弱π-π相互作用而能保证在电解液中有足够高的游离浓度, 以有效地促进Li2O2产物的形成和分解.本文以具有超高比表面积、微孔-介孔-大孔共存、丰富缺陷和高导电性的hCNC为正极材料、Fe(acac)2为可溶性氧化-还原介质构建出锂氧电池, 其展现出高的放电容量、优异的倍率性能和循环稳定性.这为高性能锂氧电池用新型碳基正极材料和可溶性氧化-还原介质研发提供思路.
2. 结果与讨论
hCNC是采用我们课题组发展的原位MgO模板法以苯为碳源在800 ℃下制备的[27], 其形貌、结构和孔分布表征结果见图 1及图S1. 图 1a, 1b的扫描和透射电子显微镜(SEM和TEM)照片显示, hCNC是由纳米片组装而成的独特三维分级结构微米球, 而这些纳米片是由尺寸为15~30 nm的空心纳米笼相互铰链连接而成的; 图 1b的高分辨TEM(HRTEM)可知, 纳米笼壁由3~7层石墨化较好的石墨层构成, hCNC富含边/角缺陷.如此的分级结构使其具有丰富的介孔和大孔、赋予其良好的导电性(电导率为445 S·m-1, 表S1)和电子输运能力.作为对比, 商业化XC-72活性炭是由数十纳米的石墨化程度良好的碳颗粒随机堆叠而成的(图 1c, 1d), 其电导率仅为46 S·m-1.由图 1e, 1f的N2吸附脱附等温线和相应的孔径分布曲线可知, hCNC富含微孔、介孔和大孔, 呈现分级孔结构特征, 与SEM和TEM结果一致.这应有利于传质和容留/分散在ORR过程中生成的不导电的Li2O2产物, 提高锂氧电池的电化学性能. hCNC具有超高比表面积(1470 m2·g-1)和孔容(4.12 cm3·g-1), 有利于均匀地分散Li2O2.相比之下, 随机堆叠的XC-72则缺少这种分级孔结构, 且比表面积和孔容仅分别为164 m2·g-1和0.68 cm3·g-1, 应不利于传质和分散/容留Li2O2, 因此, XC-72的电化学性能应远差于hCNC.
图 1
图 1. 样品hCNC的形貌与结构表征. (a, b)低倍和高倍SEM图. (c, d) TEM和HRTEM图. (e, f) N2等温吸脱附曲线和孔分布曲线.作为对比, XC-72的相应结果放在(e, f)中Figure 1. Morphology and structure characterizations of hCNC. (a, b) Typical low- and high-magnification SEM images. (c, d) Typical TEM and HRTEM images. (e, f) N2 adsorption/desorption isotherms and pore size distribution. As contrast, the curves of XC-72 are plotted in (e, f)图 2是以hCNC和XC-72为正极材料和是否添加可溶性小分子氧化-还原介质Fe(acac)2的Li-O2电池在电流密度为0.1 A·g-1, 截止放电电压为2.0 V (vs. Li+/Li)时完全放电性能图.当未添加Fe(acac)2时, 电池的完全放电容量分别为14080和2118 mAh·g-1, 可见hCNC的完全放电容量是XC-72的6.65倍, 这可归因于hCNC超高的比表面和微孔-介孔-大孔共存的分级孔结构为不溶性放电产物Li2O2提供了足够多的分散场所和存储空间.当加入Fe(acac)2后, 电池的完全放电容量分别提升至23560和3403 mAh·g-1, 扣除Fe(acac)2的贡献(假设完全放电情况下为447 mAh·g-1, 公式S1)后, 仍分别为未加Fe(acac)2的1.64和1.40倍, 且对hCNC的提升作用更大, 这可能是因为加入Fe(acac)2后使不溶性放电产物Li2O2颗粒变小、hCNC更有利于放电产物Li2O2分散(详见后文).值得注意的是, 加入Fe(acac)2后hCNC和XC-72的放电电压明显高于未添加Fe(acac)2的, 更接近于2Li(s)+O2(g)=Li2O2(s)的理论电池电动势2.98 V (vs. Li+/Li), 即电池的过电势明显下降, 这表明Fe(acac)2具有显著催化加速ORR反应的作用(图S2a).
图 2
为了进一步探究可溶性氧化-还原介质Fe(acac)2对Li-O2电池电化学性能的影响规律, 我们对比研究了以hCNC为正极材料当添加和不添加Fe(acac)2时在不同电流密度下Li-O2电池的循环稳定性能. 图 3是限制容量为800 mAh·g-1时, 电流密度分别是0.5、1.0、2.0和5.0 A·g-1时的循环稳定性图.在电流密度为0.5 A·g-1时(图 3a), 添加Fe(acac)2后, hCNC基Li-O2电池的稳定循环圈数达到138圈(图S3), 而未添加Fe(acac)2电池的仅能循环68圈, 远优于XC-72基Li-O2电池的13和1圈; 添加Fe(acac)2后其充/放电过电势明显降低, 远低于XC-72基电池.这表明无论添加Fe(acac)2与否hCNC基电池的循环稳定性和过电势显著优于XC-72, 可归因于hCNC超高的比表面、微孔-介孔-大孔共存的分级孔结构和丰富的边角缺陷有助于Li2O2放电产物的形成和分解.随着电流密度进一步增加到1.0、2.0和5.0 A·g-1, 添加Fe(acac)2后, hCNC基电池的稳定循环圈数依次为115、96和63圈, 而未添加Fe(acac)2电池的相应值仅为50、36和21圈.这表明可溶性氧化-还原介质Fe(acac)2能显著地提高Li-O2电池的倍率性能和循环稳定性(表S2). Fe(acac)2如此显著提升作用可归因为可溶性Fe(acac)2可以穿梭在电极和电解液之间, 在电极表面得失电子并且形成氧化还原电对, 在放电过程中催化ORR反应过程、辅助Li2O2产物在电极材料表面分散, 在充电过程中与Li2O2产物充分接触从而有效地催化Li2O2产物的分解.此外, 高度重合的CV曲线表明在循环过程中发生的电化学反应基本相同(图S2b), 有利于锂氧电池的稳定循环.
图 3
图 3. 以hCNC为正极材料的是否添加Fe(acac)2的Li-O2电池在不同电流密度下的循环稳定性图.充/放电容量限制为800 mAh·g-1, 充电和放电的截止电压分别是5.0 V和2.0 V (vs. Li+/Li), 电流密度为0.5、1.0、2.0和5.0 A·g-1Figure 3. Cyclic stability of hCNC-based Li-O2 batteries with and without Fe(acac)2 redox mediator at four typical current densities. Terminated discharge/charge capacity: 800 mAh·g-1. Terminated discharge/charge voltage: 2.0 and 5.0 V (vs. Li+/Li), respectively. Current densities: 0.5, 1.0, 2.0 and 5.0 A·g-1为更加直观地展现出可溶性氧化-还原介质Fe(acac)2对hCNC锂氧电池性能的促进作用, 我们对比研究了是否添加Fe(acac)2的Li-O2电池在第一次放电/充电循环后的hCNC正极材料表面形貌和结构演变, 如图 4所示.可以看出, 二者在放电后产物的形貌存在显著差异(图 4a, 4d), 添加Fe(acac)2后颗粒尺寸明显小于未添加Fe(acac)2的、且形成小颗粒堆积多孔形貌, 而未添加Fe(acac)2时则形成大片致密少孔的形貌. 图 4c的XRD结果表明这些颗粒应为Li2O2, 因为与放电前相比, 放电后产物在38.5°、40.9°和69.7°出现了三个可归属给六方晶系Li2O2 (PDF No. 09-0355)(100)、(101)和(110)面的衍射峰.当锂氧电池完全充电后, 不管添加Fe(acac)2与否, hCNC表面均能恢复如初(图 4b, 4e, 1a), 放电产物Li2O2的衍射峰亦完全消失(图 4c), 这表明二者的放电/充电过程均有很好的可逆性.这些结果表明, 在电解液中添加可溶的Fe(acac)2能有效地促进放电产物Li2O2在hCNC表面沉积形成均匀分散的小尺寸颗粒堆积多孔形貌, 若未添加Fe(acac)2则在hCNC表面均匀沉积形成大片致密少孔的形貌.这可很好地解释加入Fe(acac)2后hCNC和XC-72锂氧电池的完全放电容量均大幅提升、hCNC锂氧电池的循环稳定性显著优于未添加Fe(acac)2的实验结果(图 2和图 3).因为这种小尺寸颗粒堆积多孔结构有利于在放/充电过程中电解液和Fe(acac)2与放电产物Li2O2更加充分地接触, 在放电过程中充电过程中放电产物Li2O2分解的更加彻底, 从而提高电池循环寿命; 而大片致密少孔结构则不利于Li2O2绝缘体后续沉积而导致电池比容量下降、在充电过程中很难彻底分解致使在多次充放电后残余的Li2O2会堵塞hCNC孔道进而影响O2和电解液的传输, 从而缩减电池循环寿命.
图 4
图 4. 电极材料以hCNC为正极材料的是否添加Fe(acac)2的Li-O2电池在第一次放电/充电循环后的形貌和结构演变. (a~c)添加Fe(acac)2时放电和充电后的SEM照片和XRD图.初始hCNC的XRD放在(c)中以便对比. (d, e)未添加Fe(acac)2时放电和充电后的SEM照片.电流密度: 0.1 A· g-1, 放电限制容量: 10000 mAh·g-1Figure 4. Morphological and structural evolution of hCNC-based Li-O2 batteries with and without Fe(acac)2 redox mediator at the first discharge/charge cycle. (a~c) SEM images and XRD patterns of the batteries with Fe(acac)2 after discharging and charging. XRD pattern of pristine hCNC is plotted in (c). (d, e) SEM images of the batteries without Fe(acac)2 after discharging and charging. Current density: 0.1 A·g-1. Discharge depth: 10000 mAh·g-13. 结论
以具有高比表面积、分级孔结构和高电导率的3D分级结构hCNC作为正极材料, 以可溶性Fe(acac)2)作为高效氧化-还原介质添加剂, 构建出具有超高放电容量和优异循环稳定性的Li-O2电池, 如:在0.1 A·g-1电流密度、2.0 V截止电压下其放电容量可达23560 mAh· g-1 (XC-72的7.82倍), 在800 mAh·g-1的充/放电深度和0.5 A·g-1的电流密度下可稳定循环138圈(远高于未加Fe(acac)2的68圈和XC-72的13圈), 在5.0 A·g-1高电流密度下仍可稳定循环63圈(远高于未加Fe(acac)2的21圈).如此优异的电化学性能主要可归因于: (i) hCNC的特征结构能有效地促进电子传输和2Li++O2+ 2e-DLi2O2的可逆转化, 为放电产物Li2O2提供足够分散和容纳空间; (ii)可溶性氧化-还原介质Fe(acac)2能有效地催化Li2O2放电产物形成均匀分散的小尺寸颗粒堆积多孔形貌和随后地充电分解, 进而提升电池的循环稳定性.本研究提供了通过设计新型碳基正极材料和添加高效可溶性氧化-还原介质提高锂氧电池性能的新思路.
4. 实验部分
4.1 hCNC制备
采用我们课题组发展的原位MgO模板法制备hCNC, 简化的流程如下:将4.0 g具有分级结构的碱式碳酸镁(4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O)放入石英反应管中, 在Ar流中以10 ℃·min-1的速率加热到800 ℃, 用注射泵以20 μL·min-1的速率将苯前驱物注入沉积系统, 反应40 min, 然后自然冷却至室温, 用6 mol·L-1 HCl水溶液除去MgO模板, 去离子水反复洗涤, 80 ℃下干燥24 h.
4.2 材料表征
采用SEM (Hitachi S4800, 操作电压10 kV)、HRTEM (JEM-2100F, JOEL, 操作电压200 kV)和X射线衍射(XRD, Bruker, D8 Advance A25, Co靶, λKα1=1.78897 Å, 0.02 mm厚Fe滤光片)表征样品的形貌和结构.用氮气吸脱附测试仪(Thermo Fisher Scientific Surfer)表征其比表面积和孔分布, 样品在300 ℃抽空脱气6 h, 在液氮(77 K)下测量其氮气吸/脱附等温线; 比表面积和孔径分布通过使用Brunauer-Emmett-Teller (BET)、Horvath-Kawazoe (HK方法, 小于2 nm微孔)和Barrett-Joyner-Halenda (BJH方法, 大于2 nm的孔)处理吸附支等温线获得.体相电导率测量是在自制的四线法仪器上用Keithley 6430完成的[26].
4.3 锂氧电池的组装和性能表征
将95 wt%活性材料(hCNC或XC-72)和5 wt%的PVDF (60 wt%的水分散液)混合均匀, 将混合物涂到直径为1.4 cm的碳布上, 在70 ℃下真空干燥8 h, 称量(Sartorius MSE2.7S 2.1 g/0.1 μg, 活性材料质量约0.3 mg).以锂片(Sigma-Aldrich)为对电极、玻璃纤维(Whatman)为隔膜, 100 μL 1.0 mol·L-1 LiTFSI (Sigma-Aldrich)/DMSO(Greagent)为电解液(添加或未添加Fe(acac)2(Adamas, 浓度分别为5, 10, 25, 50 mmol·L-1)), 在无水无氧(O2和H2O含量均小于0.001‰)的Ar气氛手套箱中组装到带有7个小孔的CR2032型扣式电池中, 在手套箱中将电池密封到150 mL玻璃罐中(充满Ar).在LAND CT2001A电池测试系统上进行恒电流放电和充电的测试, 测试前在DMSO饱和的O2气流(10 sccm, 以减少电池中DMSO溶剂损失)中换气8 h以清除玻璃罐中的Ar气.
Supporting information for this article is available free of charge via the Internet at http://sioc-journal.cn.
-
-
[1]
Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2012, 11, 19. doi: 10.1038/nmat3191
-
[2]
Girishkumar, G.; McCloskey, B.; Luntz, A. C.; Swanson, S.; Wilcke, W. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2193. doi: 10.1021/jz1005384
-
[3]
Li, F. J.; Zhang, T.; Zhou, H. S. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1125. doi: 10.1039/c3ee00053b
-
[4]
程方益, 陈军, 化学学报, 2013, 71, 473. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212273Cheng, F.; Chen, J. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 473. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212273
-
[5]
顾大明, 张传明, 顾硕, 张音, 王余, 强亮生, 化学学报, 2012, 70, 2115. doi: 10.3866/PKU.WHXB201206141Gu, D. M.; Zhang, C. M.; Gu, S.; Zhang, Y.; Wang, Y.; Qiang, L. S. Acta Chim. Sinica 2012, 70, 2115. doi: 10.3866/PKU.WHXB201206141
-
[6]
顾大明, 王余, 顾硕, 张传明, 杨丹丹, 化学学报, 2013, 71, 1354. doi: 10.6023/A13040389Gu, D. M.; Wang, Y.; Gu, S.; Zhang, C. M.; Yang, D. D. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 1354. doi: 10.6023/A13040389
-
[7]
Aurbach, D.; McCloskey, B. D.; Nazar, L. F.; Bruce, P. G. Nat. Energy 2016, 1, 1.
-
[8]
Yang, S. X.; He, P.; Zhou, H. S. Energy Storage Mater. 2018, 13, 29. doi: 10.1016/j.ensm.2017.12.020
-
[9]
Aetukuri, N. B.; McCloskey, B. D.; García, J. M.; Krupp, L. E.; Viswanathan, V.; Luntz, A. C. Nat. Chem. 2015, 7, 50. doi: 10.1038/nchem.2132
-
[10]
Vivek, J. P.; Homewood, T.; Garcia-Araez, N. J. Phys. Chem. C 2019, 123, 20241. doi: 10.1021/acs.jpcc.9b03403
-
[11]
Gao, X. W.; Jovanov, Z. P.; Chen, Y. H.; Johnson, L. R.; Bruce, P. G.; Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 6539. doi: 10.1002/anie.201702432
-
[12]
Balaish, M.; Gao, X. W.; Bruce, P. G.; Ein-Eli, Y. Adv. Mater. Technol. 2019, 4, 1800645. doi: 10.1002/admt.201800645
-
[13]
Shu, C. Z.; Wang, J. Z.; Long, J. P.; Liu, H. K.; Dou, S. X. Adv. Mater. 2019, 1804587.
-
[14]
Jung, J. W.; Choi, D. W.; Lee, C. K.; Yoon, K. R.; Yu, S.; Cheong, J. Y.; Kim, C. H.; Cho, S. H.; Park, J. S.; Park, Y. J.; Kim, I. D. Nano Energy 2018, 46, 193. doi: 10.1016/j.nanoen.2018.01.045
-
[15]
蒋颉, 刘晓飞, 赵世勇, 何平, 周豪慎, 化学学报, 2014, 72, 417. doi: 10.6023/A13101081Jiang, J.; Liu, X. F.; Zhao, S. Y.; He, P.; Zhou, H. S. Acta Chim. Sinica 2014, 72, 417. doi: 10.6023/A13101081
-
[16]
Shen, X. X.; Zhang, S. S.; Wu, Y. P.; Chen, Y. H. ChemSusChem 2019, 12, 104. doi: 10.1002/cssc.201802007
-
[17]
Lee, D.; Park, H.; Ko, Y.; Park, H.; Hyeon, T.; Kang, K.; Park, J. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8047.
-
[18]
Deng, H.; Qiao, Y.; Zhang, X.; Qiu, F.; Chang, Z.; He, P.; Zhou, H. J. Mater. Chem. A 2019, 7, 17261. doi: 10.1039/C9TA04946K
-
[19]
Park, J. B.; Lee, S. H.; Jung, H. G.; Aurbach, D.; Sun, Y. K. Adv. Mater. 2018, 30, 1704162. doi: 10.1002/adma.201704162
-
[20]
Chen, Y.; Freunberger, S. A.; Peng, Z.; Fontaine, O.; Bruce, P. G. Nat. Chem. 2013, 5, 489. doi: 10.1038/nchem.1646
-
[21]
Lin, X. D.; Yuan, R. M.; Cao, Y.; Ding, X. B.; Cai, S. R.; Han, B. W.; Hong, Y. H.; Zhou, Z. Y.; Yang, X. L.; Gong, L.; Zheng, M. S.; Dong, Q. F. Chem 2018, 4, 2685. doi: 10.1016/j.chempr.2018.08.029
-
[22]
Xu, J. J.; Chang, Z. W.; Wang, Y.; Liu, D. P.; Zhang, Y.; Zhang, X. B. Adv. Mater. 2016, 28, 9620. doi: 10.1002/adma.201603454
-
[23]
Gao, X.; Chen, Y. H.; Johnson, L.; Bruce, P. G. Nat. Mater. 2016, 15, 918. doi: 10.1038/nmat4691
-
[24]
Lyu, Z. Y.; Yang, L. J.; Xu, D.; Zhao, J.; Lai, H. W.; Jiang, Y. F.; Wu, Q.; Li, Y.; Wang, X. Z.; Hu, Z. Nano Res. 2015, 8, 3535. doi: 10.1007/s12274-015-0853-4
-
[25]
Jiang, Y. F.; Yang, L. J.; Sun, T.; Zhao, J.; Lyu, Z. Y.; Zhuo, O.; Wang, X. Z.; Wu, Q.; Ma, J.; Hu, Z. ACS Catal. 2015, 5, 6707. doi: 10.1021/acscatal.5b01835
-
[26]
Lyu, Z. Y.; Xu, D.; Yang, L. J.; Che, R.; Feng, R.; Zhao, J.; Li, Y.; Wu, Q.; Wang, X. Z.; Hu, Z. Nano Energy 2015, 12, 657. doi: 10.1016/j.nanoen.2015.01.033
-
[27]
Chen, S.; Bi, J. Y.; Zhao, Y.; Yang, L. J.; Zhang, C.; Ma, Y. W.; Wu, Q.; Wang, X. Z.; Hu, Z. Adv. Mater. 2012, 24, 5593. doi: 10.1002/adma.201202424
-
[1]
-
图 1 样品hCNC的形貌与结构表征. (a, b)低倍和高倍SEM图. (c, d) TEM和HRTEM图. (e, f) N2等温吸脱附曲线和孔分布曲线.作为对比, XC-72的相应结果放在(e, f)中
Figure 1 Morphology and structure characterizations of hCNC. (a, b) Typical low- and high-magnification SEM images. (c, d) Typical TEM and HRTEM images. (e, f) N2 adsorption/desorption isotherms and pore size distribution. As contrast, the curves of XC-72 are plotted in (e, f)
图 3 以hCNC为正极材料的是否添加Fe(acac)2的Li-O2电池在不同电流密度下的循环稳定性图.充/放电容量限制为800 mAh·g-1, 充电和放电的截止电压分别是5.0 V和2.0 V (vs. Li+/Li), 电流密度为0.5、1.0、2.0和5.0 A·g-1
Figure 3 Cyclic stability of hCNC-based Li-O2 batteries with and without Fe(acac)2 redox mediator at four typical current densities. Terminated discharge/charge capacity: 800 mAh·g-1. Terminated discharge/charge voltage: 2.0 and 5.0 V (vs. Li+/Li), respectively. Current densities: 0.5, 1.0, 2.0 and 5.0 A·g-1
图 4 电极材料以hCNC为正极材料的是否添加Fe(acac)2的Li-O2电池在第一次放电/充电循环后的形貌和结构演变. (a~c)添加Fe(acac)2时放电和充电后的SEM照片和XRD图.初始hCNC的XRD放在(c)中以便对比. (d, e)未添加Fe(acac)2时放电和充电后的SEM照片.电流密度: 0.1 A· g-1, 放电限制容量: 10000 mAh·g-1
Figure 4 Morphological and structural evolution of hCNC-based Li-O2 batteries with and without Fe(acac)2 redox mediator at the first discharge/charge cycle. (a~c) SEM images and XRD patterns of the batteries with Fe(acac)2 after discharging and charging. XRD pattern of pristine hCNC is plotted in (c). (d, e) SEM images of the batteries without Fe(acac)2 after discharging and charging. Current density: 0.1 A·g-1. Discharge depth: 10000 mAh·g-1
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 2
- 文章访问数: 1011
- HTML全文浏览量: 144

下载:
下载: