多孔钴酸锰材料的合成及其在催化应用文献综述
2020-06-09 10:06
文 献 综 述 1. 概述 可持续能源发展是当今人类密切关注和迫切需要解决的问题,而此时经济的发展伴随着更高的市场需求,对更高能量密度电池体系的研究成为了当今的热潮。
早在20 世纪60年代,金属锂电池就开始作为一次电池被报道[1-2],由于金属Li具有较小的密度和最低的氧化还原电位[3],一次锂电池具有比普通电池更高的能量密度和容量。
但是可充放金属锂电池却存在着很大的安全隐患[4-5],循环过程中由于不均匀的电流密度,金属Li表面会生成锂枝晶,继而刺穿隔膜造成电池短路,粉化后的锂也更容易燃烧,导致可充放金属锂电池存在显著的安全隐患。
随后石墨替代金属 Li 成为可充放锂电池负极,1990年Sony公司成功将以石墨为负极的可充放锂离子电池商业化[6],宣告了锂离子电池新时代的到来。
然而随着对日常消费电子产品、电动汽车和储备电源等领域的更高需求,迫切需要寻找能量密度更高的电池体系,特别是能超越锂离子电池的体系,可充放的金属锂电池再一次回到人们的视线中。
在所有的锂电池体系中,锂空气电池和锂硫电池由于具有较高的理论能量密度而成为研究的热点,而锂空电池中的重点就是锂空电池的催化剂。
多孔的钴酸锰对氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)有着高效的双功能催化作用,由于这种多孔的结构使得MnCo2O4在以LITFSI/TEGDME电解液的锂空电池中有良好的电催化性能。
并且作为空气阴极在充放电过程中表现很好,有着良好的循环稳定性,表明多孔MnCo2O4材料是一种前景很好的纳米锂空电池的催化剂。
2. 钴酸锰的结构与性质 钴酸锰(MnCo2O4,热处理温度不同的情况下,会得到 MnCo2O4.5的结构),一种典型的双金属尖晶石氧化,氧离子作立方密堆,Mn2 占据氧的四面体间隙,Co3 占据八面体间隙,从结构上分析,是 Co3O4中的一个 Co2 被 Mn2 取代 [7] 。
鉴于 Co3 O4 在电催化领域的卓越表现,钴酸锰逐渐收到研究人员的关注,不过大多关注点集中在超级电容器和锂离子电池领域[8-12] ,目前,该材料用于锂空气电池催化剂的研究较少。
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