SCMs|锂氧电池的高效双功能电催化剂：镍和氮共掺杂碳纳米管负载RuO2纳米颗粒

氧化锂是锂-氧电池的主要放电产物，其很难电化学分解，因而导致电池的循环寿命过短。近日，厦门大学孙世刚院士和李君涛教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过有效的双功能催化剂显著提升了锂-氧电池的循环寿命。首先,合成了镍和氮掺杂的碳纳米管(NiNC)，然后通过水热法在NiNC上负载二氧化钌(RuO₂)纳米粒子合成RuO₂/NiNC催化剂。透射电子显微镜和X-射线粉末衍射证明在水热负载RuO₂之后部分金属镍被转变成氧化镍和氢氧化镍，且氧化镍的存在缓解了金属镍的进一步氧化。

以RuO₂/NiNC为正极催化剂的锂氧电池的过电压仅为0.43 V，远低于使用NiNC作为正极催化剂的1.03 V。当限定充放电条件为200 mA g⁻¹, 500 mA h g⁻¹时循环寿命可达260次，在1000 mA h g⁻¹高比容量下的循环寿命也达到117次。RuO₂/NiNC催化剂优异的性能归因于RuO₂的高活性和NiNC材料丰富的碳纳米管结构促进了放电产物(Li₂O₂)的生成和分解。

图1 以RuO₂/NiNC为正极催化剂的锂氧电池的电化学性能。

文章信息

Chengcheng Xiang, Wenjia Sheng, Pengfang Zhang, et al. RuO₂ nanoparticles supported on Ni and N co-doped carbon nanotubes as an efficient bifunctional electrocatalyst of lithium-oxygen battery. SCIENCE CHINA Materials, 2021, 10.1007/s40843-020-1632-9

点击左下角“阅读原文”，阅读以上文章PDF原文

—关注中国科学材料，请长按识别二维码—