张一卫/杨勇EnSM: 柔性Li-CO2电池的Co掺杂CeO2 /石墨烯气凝胶自支撑正极

目前Li-CO₂电池研究集中在探索用于有效还原CO₂和分解Li₂CO₃的高性能、低成本的电催化剂。

过渡金属氧化物 (TMO) 因其具有竞争力的循环稳定性和低成本而受到广泛关注，然而TMOs的主要问题是其固有的导电性差，CO₂吸附能力不足，微观形貌不能充分暴露活性位点，影响了Li-CO₂电池的性能。

为此，东南大学张一卫教授与南京理工大学杨勇副教授等人通过将2D钴掺杂CeO₂纳米片直接锚定在石墨烯气凝胶上，绕过添加粘结剂和复杂的制造过程，制备了用于 Li-CO₂电池的多孔自支撑正极。

CeO₂和Co₃O₄的结合通过强耦合纳米界面导致电子结构的重组，增强了Li₂CO₃的可逆形成和分解。同时独特的多孔结构有利于CO₂和电解液在Li-CO₂电池中的扩散。

图1. Li-CO₂电池的电化学性能

组装后的 Li-CO₂电池具有出色的放电容量（7860 mAh/g）和具有竞争力的循环稳定性（>100次循环）。此外，作者开发了具有独立正极的柔性 Li-CO₂电池，可在多角度弯曲和折叠过程中提供稳定的功率输出，通过DFT计算详细揭示了改进的电导率、CO₂吸附能力和电化学反应途径。

这项工作为开发用于可穿戴电子设备的先进且灵活的 Li-CO₂电池提供了新思路。

图2. 柔性Li-CO₂电池点亮LED及其循环性能

Electron Structure and Reaction Pathway Regulation on Porous Cobalt-Doped CeO₂/Graphene Aerogel: A Free-Standing Cathode for Flexible and Advanced Li-CO₂ Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.006

张一卫/杨勇EnSM: 柔性Li-CO2电池的Co掺杂CeO2 /石墨烯气凝胶自支撑正极

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