Biaxially Compressive Strain in Ni/Ru Core/Shell Nanoplates Boosts Li–CO 2 Batteries

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作者
Fan Li,Haoming Shen,Dongxiao Ji,Yi Xing,Tao Lü,Qiang Sun,Shaojun Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (30): e2204134-e2204134 被引量:127
标识
DOI:10.1002/adma.202204134
摘要

Abstract Regulating surface strain of nanomaterials is an effective strategy to manipulate the activity of catalysts, yet not well recognized in rechargeable Li–CO 2 batteries. Herein, biaxially compressive strained nickel/ruthenium core/shell hexagonal nanoplates (Ni/Ru HNPs) with lattice compression of ≈5.1% and ≈3.2% in the Ru {10−10} and (0002) facets are developed as advanced catalysts for Li–CO 2 batteries. It is demonstrated that tuning the electronic structure of Ru shell through biaxially compressive strain engineering can boost the kinetically sluggish CO 2 reduction and evolution reactions, thus achieving a high‐performance Li–CO 2 battery with low charge platform/overpotential (3.75 V/0.88 V) and ultralong cycling life (120 cycles at 200 mA g −1 with a fixed capacity of 1000 mAh g −1 ). Density functional theory calculations reveal that the biaxially compressive strain can downshift the d‐band center of surface Ru atoms and thus weaken the binding of CO 2 molecules, which is energetically beneficial for the nucleation and decomposition of Li 2 CO 3 crystals during the discharge and charge processes. This study confirms that strain engineering, though constructing a well‐defined core/shell structure, is a promising strategy to improve the inherent catalytic activity of Ru‐based materials in Li–CO 2 batteries.
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