A high-rate and long-life organic–oxygen battery

电池(电) 阳极 联苯 重量分析 法拉第效率 阴极 材料科学 碱金属 氧气 化学 无机化学 电极 有机化学 物理化学 冶金 物理 功率(物理) 量子力学
作者
Guangtao Cong,Wanwan Wang,Nien‐Chu Lai,Zhuojian Liang,Yi‐Chun Lu
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:18 (4): 390-396 被引量:123
标识
DOI:10.1038/s41563-019-0286-7
摘要

Alkali metal-oxygen batteries promise high gravimetric energy densities but suffer from low rate capability, poor cycle life and safety hazards associated with metal anodes. Here we describe a safe, high-rate and long-life oxygen battery that exploits a potassium biphenyl complex anode and a dimethylsulfoxide-mediated potassium superoxide cathode. The proposed potassium biphenyl complex-oxygen battery exhibits an unprecedented cycle life (3,000 cycles) with a superior average coulombic efficiency of more than 99.84% at a high current density of 4.0 mA cm-2. We further reduce the redox potential of biphenyl by adding the electron-donating methyl group to the benzene ring, which successfully achieved a redox potential of 0.14 V versus K/K+. This demonstrates the direction and opportunities to further improve the cell voltage and energy density of the alkali-metal organic-oxygen batteries.
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