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《Chemical Communications》刊发我院何建平教授团队研究成果

时间:2019-09-05来源:科研办点击:225


-氧电池(LOB)作为替代传统化石燃料动力源的潜在能源存储装置,具有高达3500 Wh kg-1的能量密度。但现如今被广泛研究的有机体系锂-氧电池,却一直受限于有机电解液的易燃、易挥发以及低电化学活性窗口等问题。在实际应用中,无机固态电解质具有诸多优越性,尤其是从安全性问题方面考虑。


在研究中,我们引入了NASICON型固态电解质(Li1+xAlxGe2?x(PO4)3)与高效双功能电催化剂NiCo2O4纳米片为电池正极材料,构建了全固态锂-氧电池。其中NiCo2O4纳米片的获得为精准控制MOF表面Ni的刻蚀量,在保持材料纳米片形貌的前提下,获得NiCo比例的最佳状态。随后在煅烧过程中,保持纳米片形貌,有机物挥发产生大量内部孔道。另一方面,该固态电解质隔膜LAGP是为通过固态反应法获得。我们通过调节Al掺杂LiGe2(PO4)3,在不改变其晶体结构的前提下,获得了在室温Li离子电导率高达4.5×10-4 S cm-1的固态陶瓷隔膜。该类型的陶瓷隔膜具有高达6 V(vs Li/Li+)的电化学工作窗口,非常适合于锂-氧电池的工作区间(2-4.5 V)。相比较而言,传统的有机体系,其最大的工作电位为4.3 V,并在高电位下有大量的分解,造成电池性能的大幅衰减。而本文中,他们结合高性能催化剂与固态电解质隔膜,所组装的全固态锂-氧电池具有高达5534 mAh g-1的比容量,并能在100 mA g?1的电流密度比容量1000 mAh g-1下,长时间循环90圈(900小时)。

相关研究成果以“All Solid-State Lithium-Oxygen Batteries with MOF converted Nickel Cobaltate Nanoflakes Arrays as highperformance oxygen cathode为题发表在Nature index期刊Chemical Communications(《化学—通讯》)上,全文链接https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cc/c9cc05685h#!divAbstract。该项工作的第一作者为235棋牌游戏的博士生龚浩,通讯作者为材料学院何建平教授、王涛副研究员以及日本国立材料研究所马仁志研究员。该项研究得到了国家自然科学基金和江苏省自然科学基金的资助。



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