纳米Au-氮掺杂碳纳米管一体化复合正极的构筑及锂氧气电池性能

作者：姜巧娟; 李靖靖; 李玉玲; 陈菲; 王焕锋^*

来源：复合材料学报, 2023, 40(11): 6241-6250.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230113.002

• 碳纳米管
• 锂氧气电池
• 一体化正极
• 氧还原/氧析出
• 电催化活性

高效稳定的正极对锂氧气电池至关重要。通过化学气相沉积、光还原两步合成工艺，将具有高催化活性的Au纳米粒子原位负载在具有三维贯穿结构的氮掺杂碳纳米管(N-CNT)/不锈钢(SS)网上，制备了具有互相渗透孔道的高性能一体化锂氧气电池正极Au-N-CNT/SS。通过SEM、TEM、XPS、XRD及Raman等表征手段对Au-N-CNT/SS的微观形貌、组成进行了考察。制备的Au-N-CNT/SS正极具有合适的孔道结构、高电导率、超强的力学性能、结构稳定性等，克服了传统电极机械稳定性差、碳电极易分解、副反应严重等问题。用作锂氧气电池正极，Au-N-CNT/SS一体化电极的设计避免了黏结剂的使用，极大地提高了电池的力学强度，有效降低了副反应，提升了电池的电化学/化学稳定性；正极的高导电率、充足的孔道结构提供了快速的电子输运和传质通道；Au纳米粒子高效催化剂有效提升了正极的氧还原/氧析出反应动力学，加快了放电产物的生成与分解，电池的倍率性能(1.0 mA·cm-2的高电流密度下放电电压保持在2.4 V)、放电容量(8.47 mA·h·cm-2)和循环性能(160圈)得到了较大提升。

• 单位
  郑州工程技术学院