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2024-04-29 10:04:08

竹节状氮掺杂碳纳米管阵列作为自供电柔性Li-CO2电池的无金属催化剂

Li-CO2电池具有放电平台长、能量密度高、环境友好等优点,是一种很有前途的可穿戴电子产品储能装置。然而,由于缺乏柔韧耐用的催化剂电极,其循环性和机械刚度较差,严重阻碍了其应用。 阿贡实验室陆俊、中国工程物理研究院Jianli Cheng、Bin Wang团队利用竹状N掺杂碳纳米管纤维(B-NCNT)作为柔性、耐用的无金属催化剂,制备了具有超长循环寿命、高倍率和大比容量的柔性纤维状Li-CO2电池,用于CO2还原和演化反应。由于具有丰富的吡啶基、丰富的缺陷和周期性竹节活性部位的高氮掺杂,所制备的Li-CO2电池显示出出色的电化学性能,具有23328 mAh g−1的高全放电容量,高倍率的低功耗能力。在电流密度为1000 mA g−1时,低电位间隙高达1.96 V,360次循环的稳定性和良好的柔韧性。同时,双功能B-BCNT被用作纤维型染料敏化太阳能电池的对电极,以制造一种自供电的纤维型Li-CO2电池,其光化学-电能转换效率高达4.6%。该设计以呼吸监测仪为例,具有稳定的电压输出,在可穿戴电子产品中具有很强的适应性和应用潜力。Li, X. et al. Bamboo-Like Nitrogen-Doped Carbon Nanotube Forests as Durable Metal-Free Catalysts for Self-Powered Flexible Li–CO2 Batteries. Adv. Mater. 0, 1903852, DOI:10.1002/adma.201903852.

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