Long-life Li–CO2 cells with ultrafine IrO2-decorated few-layered δ-MnO2 enabling amorphous Li2CO3 growth
Long-life Li–CO2 cells with ultrafine IrO2-decorated few-layered δ-MnO2 enabling amorphous Li2CO3 growth
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具有超细 IrO2 修饰的多层 π-MnO2 的长寿命 Li-CO2 电池，可实现非晶态 Li2CO3 生长
DOI：
10.1016/j.ensm.2018.08.011
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发表时间：
2018-08
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
X.B. Zhao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Y.J Mao;C. Tang;Z.C. Tang;J. Xie;Z. Chen;J. Tu;G.S. Cao;X.B. Zhao
Li-CO2电池最近引起了越来越多的关注，因为它可以直接将温室气体CO2的化学能转化为电能。然而，由于二氧化碳还原/释放动力学缓慢，实现Li-CO2电池的长期循环仍然存在巨大挑战。在这项工作中，我们制备了一种直接在碳布上生长的高效、超细 IrO2 修饰的薄层 δ-MnO2 催化剂（IrO2/MnO2）。 IrO2/MnO2 优异的催化活性使得 IrO2/MnO2 纳米片表面上的薄层非晶 Li2CO3 能够高度可逆地沉积/去除，从而实现 Li-CO2 电池的高容量和长循环寿命。在 100mAg−1 时，具有 IrO2/MnO2 催化阴极的 Li-CO2 电池可提供 6604mAhg−1 的高容量。在容量限制的充电/放电模式（1000mAhg−1）下，具有IrO2/MnO2阴极的Li-CO2电池可以在400mAg−1下保持超过300个循环的稳定循环。在宽电化学窗口（2-4.5V）的完全充电/放电模式下，电池还可以在高电流密度下保持稳定的循环（在800mAg−1下循环200次后仍保持1070mAhg−1）。
Li–CO2cell recently has captured an increasing interest since it can directly convert chemical energy of greenhouse gas CO2into electric energy. However, there is still a great challenge to realize long-term cycling of Li–CO2cell due to the sluggish CO2reduction/evolution kinetics. In this work, we prepared a highly efficient, ultrafine IrO2-decorated thin-layered δ-MnO2catalyst (IrO2/MnO2) which was directly grown on carbon cloth. The superior catalytic activity of IrO2/MnO2enables highly reversible deposition/removal of thin-layered amorphous Li2CO3on the surface of IrO2/MnO2nanoflakes, leading to high capacity and long cycle life of the Li–CO2cells. At 100 mA g−1, Li–CO2cell with the IrO2/MnO2catalytic cathode can deliver a high capacity of 6604 mA h g−1. In a capacity-limited charge/discharge mode (1000 mA h g−1), Li–CO2cell with the IrO2/MnO2cathode can maintain stable cycling of over 300 cycles at 400 mA g−1. In a full charge/discharge mode over a wide electrochemical window (2–4.5 V), the cell can also maintain stable cycling at high current densities (1070 mA h g−1remained after 200 cycles at 800 mA g−1).
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