據瞭解,北京理工大學王博教授課題組聯合北京光電轉換材料研究者一起開發了一種高性能Li-CO2電池正極材料。其是通過控制熱解由氧化石墨烯連接的Mn-MOF(Mn(C2H2N3)2)納米複合材料,製備了超細MnO納米顆粒嵌入氮摻雜碳骨架的3D石墨烯網路(MnO@NC-G)。
相關研究者透露,高性能Li-CO2電池正極設計滿足了以下3個方面:分散的催化位點;快速的電子傳輸;穩固的互聯網路。如此一來,實現了低電壓滯後(50mAg-時為0.88V),高倍率性能(1Ag-1)和長使用壽命(超過200圈迴圈)。在電壓區間為2.0–4.5V,電流密度為50mAg-時,電池最大放電容量達25021mAhg-1。另外,在1Ag-1的電流密度下迴圈206圈的MnO@NC-G正極重新組裝到新電池中可繼續迴圈176圈。種種現象表明通過其他元件的提升能延長電池壽命,並利於Li負極地保護。
當前,Li-CO2電池的發展,主要在於正極材料的製備,並得滿足降低電壓滯後和提高迴圈穩定性的要求。B,N-共摻雜石墨烯作正極,可降低電池的過電勢,且長壽命,該項研究證明了將催化位點引入正極的重要性。為了開發低成本優異性能的催化劑,許多非貴金屬基納米材料被研製出,如將NiO。另一方面,降低充電電勢的方法是將CO2轉為除Li2CO3和碳之外的放電產物,如當用Mo2C@CNT作催化劑時放電產物變成Li2C2O4–Mo2C,充電電勢低於3.5V。
對此,研究者開發了氧化石墨烯與MOF複合的納米材料,打造高性能Li-CO2電池正極,且此項研究為實際應用中具有長壽命的Li-CO2系統的開發指明了方向。