Highly Rechargeable Lithium‐CO2 Batteries with a Boron‐ and Nitrogen‐Codoped Holey‐Graphene Cathode

材料科学 阳极 电化学 阴极 石墨烯 电池(电) 催化作用 化学工程 纳米技术 储能 电极 化学 量子力学 生物化学 物理 工程类 物理化学 功率(物理)
作者
Long Qie,Yi Lin,John W. Connell,Jiantie Xu,Liming Dai
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:56 (24): 6970-6974 被引量:296
标识
DOI:10.1002/anie.201701826
摘要

Abstract Metal‐air batteries, especially Li‐air batteries, have attracted significant research attention in the past decade. However, the electrochemical reactions between CO 2 (0.04 % in ambient air) with Li anode may lead to the irreversible formation of insulating Li 2 CO 3 , making the battery less rechargeable. To make the Li‐CO 2 batteries usable under ambient conditions, it is critical to develop highly efficient catalysts for the CO 2 reduction and evolution reactions and investigate the electrochemical behavior of Li‐CO 2 batteries. Here, we demonstrate a rechargeable Li‐CO 2 battery with a high reversibility by using B,N‐codoped holey graphene as a highly efficient catalyst for CO 2 reduction and evolution reactions. Benefiting from the unique porous holey nanostructure and high catalytic activity of the cathode, the as‐prepared Li‐CO 2 batteries exhibit high reversibility, low polarization, excellent rate performance, and superior long‐term cycling stability over 200 cycles at a high current density of 1.0 A g −1 . Our results open up new possibilities for the development of long‐term Li‐air batteries reusable under ambient conditions, and the utilization and storage of CO 2 .
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