3D打印MOF衍生的分級多孔碳框架：提高鋰氧電池能量密度的新方法

作者： Zhiyang Lyu,* Gwendolyn J. H. Lim, Rui Guo, Zongkui Kou, Tingting Wang, Cao Guan, Jun Ding,* Wei Chen,* John Wang*

鋰氧電池具有極高的理論能量密度（~3500 Wh/kg），因此備受電池行業(yè)研究者的廣泛關(guān)注。然而，許多因素影響其實(shí)際能量密度，特別是放電產(chǎn)物過氧化鋰（Li2O2）表面沉積方式和正極材料中多孔導(dǎo)電集流體的使用。針對該問題，近期，新加坡國立大學(xué)王家功（John Wang）教授、丁軍（Jun Ding）教授和陳偉教授（共同通訊作者）通過擠出式3D打印技術(shù)構(gòu)筑了一種新型的、金屬有機(jī)框架（MOF）衍生的、分級多孔自支撐的碳電極，用于提高鋰氧電池實(shí)際能量密度。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Advanced Functional Materials上，第一作者為呂之陽博士和Gwendolyn J. H. Lim。

圖1. 3D打印電極制備及應(yīng)用的示意圖。

如圖1所示，該3D打印自支撐碳電極無需使用集流體，其框架中大孔結(jié)構(gòu)易于Li2O2孔內(nèi)沉積和減緩表面鈍化，而且其Co-MOF衍生的納米鈷基催化劑有利于Li2O2的產(chǎn)生和分解，從而極大地提高鋰氧電池的實(shí)際能量密度。

圖2. 3D打印碳電極的具體制備流程及表征。

圖2詳細(xì)地展示了3D打印電極的簡單制備流程，前軀體Co-MOF漿料的流變學(xué)參數(shù)，以及電極形貌與結(jié)構(gòu)。該碳電極集合了分級多孔結(jié)構(gòu)、高比表面、自支撐框架以及納米催化劑等結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。其獨(dú)特巧妙的技術(shù)路線，也為制備其它能源器件電極提供了新思路。


該論文作者為： Zhiyang Lyu,* Gwendolyn J. H. Lim, Rui Guo, Zongkui Kou, Tingting Wang, Cao Guan, Jun Ding,* Wei Chen,* John Wang*