Nanoengineered Ultralight and Robust All-Metal Cathode for High-Capacity, Stable Lithium–Oxygen Batteries

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作者
Ji‐Jing Xu,Zhiwen Chang,Yanbin Yin,Xinbo Zhang
出处
期刊:ACS central science [American Chemical Society]
卷期号:3 (6): 598-604 被引量:111
标识
DOI:10.1021/acscentsci.7b00120
摘要

The successful development of Li-O2 battery technology depends on resolving the issue of cathode corrosion by the discharge product (Li2O2) and/or by the intermediates (LiO2) generated during cell cycling. As an important step toward this goal, we report for the first time the nanoporous Ni with a nanoengineered AuNi alloy surface directly attached to Ni foam as a new all-metal cathode system. Compared with other noncarbonaceous cathodes, the Li-O2 cell with an all-metal cathode is capable of operation with ultrahigh specific capacity (22,551 mAh g-1 at a current density of 1.0 A g-1) and long-term life (286 cycles). Furthermore, compared with the popularly used carbon cathode, the new all-metal cathode is advantageous because it does not show measurable reactivity toward Li2O2 and/or LiO2. As a result, extensive cyclability (40 cycles) with 87.7% Li2O2 formation and decomposition was obtained. These superior properties are explained by the enhanced solvation-mediated formation of the discharge products as well as the tailored properties of the all-metal cathode, including intrinsic chemical stability, high specific surface area, highly porous structure, high conductivity, and superior mechanical stability.

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