基于氮掺杂碳纳米管负载超细Ir纳米颗粒的高性能Li-CO2电池

随着能源需求的增长和环境问题的恶化,寻找一种新的环境友好型的储能转换装置已成必然.Li-CO2电池由于具有能捕获CO2并将其转化为电能的特性,成为了当前的研究热点之一.然而,Li-CO2电池目前还存在过电位高、循环性能差等问题与挑战.因此,本工作首次通过简单的溶剂热法合成了一种超细Ir纳米颗粒并将其均匀负载到氮掺杂碳纳米管上(N-CNTs),作为Li-CO2电池的高效催化阴极.得益于N-CNTs与超细Ir纳米颗粒的协同作用,N-CNTs交联而成的3D多孔道碳骨架结构保证了CO2、离子和电子的传输,并且为放电产物的沉积和分解提供了空间;超细Ir纳米颗粒催化剂的均匀分布提高了催化活性并调节了放电产物的形貌.采用Ir/N-CNTs阴极催化剂提高了Li-CO2电池的库仑效率(72％),延长了电池的循环寿命(160圈/1600 h),降低了过电势(1.2 V).另外,设计了一个简单的放电产物形核机理示意图以深入探讨充放电过程中Li2 CO3的形成与分解.本工作推动了催化剂设计的进一步研究,并为开发高性能Li-CO2电池提供了新的思路.