Mildly Oxidized MXene (Ti3C2, Nb2C, and V2C) Electrocatalyst via a Generic Strategy Enables Longevous Li–O2 Battery under a High Rate

MXenes公司 过电位 电催化剂 材料科学 阴极 催化作用 析氧 氧化物 化学工程 纳米技术 化学 电化学 物理化学 电极 工程类 生物化学 冶金
作者
Yun Jiang,Meng Tian,Haibo Wang,Chaohui Wei,Zhihui Sun,Mark H. Rümmeli,Peter Strasser,Jingyu Sun,Ruizhi Yang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (12): 19640-19650 被引量:52
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c06896
摘要

Lithium-oxygen batteries (LOBs) with ultrahigh theoretical energy density have emerged as one appealing candidate for next-generation energy storage devices. Unfortunately, some fundamental issues remain unsettled, involving large overpotential and inferior rate capability, mainly induced by the sluggish reaction kinetics and parasitic reactions at the cathode. Hence, the pursuit of suitable catalyst capable of efficiently catalyzing the oxygen redox reaction and eliminating the side-product generation, become urgent for the development of LOBs. Here, we report a universal synthesis approach to fabricate a suite of mildly oxidized MXenes (mo-Nb2CTx, mo-Ti3C2Tx, and mo-V2CTx) as cathode catalysts for LOBs. The readily prepared mo-MXenes possess expanded interlayer distance to accommodate massive Li2O2 formation, and in-situ-formed light metal oxide to enhance the electrocatalytic activity of MXenes. Taken together, the mo-V2CTx manages to deliver a high specific capacity of 22752 mAh g-1 at a current density of 100 mA g-1, and a long lifespan of 100 cycles at 500 mA g-1. More impressively, LOBs with mo-V2CTx can continuously operate for 90, 89, and 70 cycles, respectively, under a high current density of 1000, 2000, and 3000 mA g-1 with a cutoff capacity of 1000 mAh g-1. The theoretical calculations further reveal the underlying mechanism lies in the optimized surface, where the overpotentials for the formation/decomposition of Li2O2 are significantly reduced and the catalytic kinetics is accelerated. This contribution offers a feasible strategy to prepare MXenes as efficient and robust electrocatalyst toward advanced LOBs and other energy storage devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
无敌石墨烯完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
隐形曼青应助吃了吗采纳,获得10
2秒前
Millian关注了科研通微信公众号
3秒前
哈哈2022完成签到,获得积分10
3秒前
zyq完成签到,获得积分10
4秒前
gaoww发布了新的文献求助10
4秒前
asasd完成签到,获得积分10
4秒前
cij123发布了新的文献求助10
4秒前
爱科研完成签到,获得积分10
5秒前
蓝天白云发布了新的文献求助10
6秒前
Hello应助从容的子轩采纳,获得10
6秒前
Singularity举报xin求助涉嫌违规
6秒前
芊芊钱钱发布了新的文献求助10
6秒前
传奇3应助luanzh采纳,获得10
7秒前
ziwei完成签到,获得积分10
7秒前
yijian发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
11秒前
gaoww完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
温柔的老农民完成签到,获得积分10
12秒前
舒适的石头完成签到 ,获得积分10
12秒前
无私语儿发布了新的文献求助10
12秒前
周欣完成签到 ,获得积分10
13秒前
害怕的听筠完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
Millian发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
16秒前
可靠的卿发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
honphyjiang完成签到,获得积分10
17秒前
renhu发布了新的文献求助30
17秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 800
Essentials of thematic analysis 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Внешняя политика КНР: о сущности внешнеполитического курса современного китайского руководства 500
Revolution und Konterrevolution in China [by A. Losowsky] 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3123109
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2773607
关于积分的说明 7718616
捐赠科研通 2429228
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1290188
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 621783
版权声明 600251