Ruthenium functionalized graphene aerogels with hierarchical and three-dimensional porosity as a free-standing cathode for rechargeable lithium-oxygen batteries

2016年1月29日 NPG Asia Materials 8, e1 (2016) doi:10.1038/am.2015.141

リチウム酸素電池: 多孔性グラフェン系カソードで特性向上

中国の科学者たちが、リチウム酸素電池のカーボンカソードの一般的な欠点を克服することによって、高容量電池を作製した。リチウム酸素電池は、電気自動車や家電製品の電源として非常に有望である。カーボンは、自己分解する点と電解質の分解を触媒する点を除けば、そうした電池の優れたカソード材料であると思われる。南京大学のH Zhouが率いるチームは、リチウム酸素電池の自立カソードとして、ルテニウムナノ粒子で機能化したグラフェンエアロゲルを用いた。 このカソードを用いた電池は、高い比容量と優れたサイクル維持率を示した。この結果は、カソードの階層的三次元細孔が酸素や電解質の拡散チャネルとして働くことに起因すると研究者たちは考えている。また、ルテニウムナノ粒子上に活性サイトが多く存在することや、化学的安定性が優れていることも、好ましい電池特性の一因であった。

Jie Jiang, Ping He, Shengfu Tong, Mingbo Zheng, Zixia LinXueping Zhang, Yi Shi & Haoshen Zhou

Lithium–oxygen batteries: porous graphene-based cathode gives good properties
By overcoming common limitations of carbon cathodes for lithium–oxygen batteries, scientists in China have produced a high-capacity battery. Lithium–oxygen batteries are very promising for powering electric vehicles and domestic devices. Carbon would be an excellent cathode material for such batteries except that it both self-decomposes and catalyses decomposition of the electrolyte. A team led by Haoshen Zhou of Nanjing University has used graphene aerogels functionalized with ruthenium nanoparticles as a freestanding cathode for a lithium–oxygen battery. The battery displayed a high specific capacity and a superior cycling retention, which the researchers attribute to the three-dimensional hierarchical pores in the cathode acting as channels for oxygen and electrolyte diffusion. The high abundance of active sites on the ruthenium nanoparticles and good chemical stability also contributed to the favourable battery properties.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)