Ordered layered manganese‐based metal–organic frameworks induce 2D growth of discharge products via LiO2 adsorbent for high performance lithium–oxygen batteries

化学 锂(药物) 金属有机骨架 氧气 吸附 金属 金属锂 无机化学 化学工程 组合化学 电极 有机化学 物理化学 内分泌学 工程类 医学 电解质
作者
Shuming Yu,Hao Zhao,Yuxin Wang,Xiaoshi Lang,Tan Wang,Tingting Qu,Lan Li,Chuangang Yao,Kedi Cai
出处
期刊:Applied Organometallic Chemistry [Wiley]
卷期号:38 (11)
标识
DOI:10.1002/aoc.7658
摘要

Adjusting the morphology and structure of the catalyst to optimize the structure of the discharge product is an effective strategy for improving the electrocatalytic activity of lithium–oxygen batteries (LOBs). In this paper, a novel high‐orientation layered manganese‐based metal–organic frameworks (Mn‐MOFs) catalyst for the air cathode of a LOB is synthesized via a facile solvothermal method using 2,4‐pyridine dicarboxylic acid combined with the metal Mn 2+ ion. The presence of layered structure increases the specific surface area of the catalytic material, and the interlayer spacing can be used as a channel for electron and oxygen transport, thus promoting ion diffusion and catalyzing reactions. Otherwise, the coordination of the N element and metal ion in the organic ligand significantly improves the electrical conductivity and oxygen reduction reaction/oxygen extraction reaction (ORR/OER) performance of LOB. The effective combination of Mn 2+ and 2,4‐pyridine dicarboxylic acid improves the overall catalytic capacity of the material, leading to a high LiO 2 adsorption capacity so as to induce the formation of film discharge products and extend the cycle life of LOBs. When using Mn‐MOFs at 140°C as the cathode catalyst, the specific discharge capacity of the LOB can achieve 5579 mAh/g with a 0.2 mA/cm 2 current density and maintain 140 stable cycles, limiting the specific discharge capacity to 500 mAh/g.

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