N-MoS₂/N-CNTs催化反应界面的构筑及强化过氧化锂氧化还原动力学机理研究

摘要

【目的】由于锂氧电池放电产物Li₂O₂的低电子电导率导致高的充电过电势和滞后的电化学反应动力学，开发高活性的正极催化剂具有重要意义。【方法】采用水热法结合氨气退火法制备了氮掺杂二硫化钼超薄纳米片包覆氮掺杂碳纳米管的复合材料（N-MoS₂/N-CNTs）。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和电化学测试等表征了材料形貌、表面元素状态和在锂氧电池中的电化学性能。【结果】该电极获得了高的初始充/放电容量(7 909/10 015 mAh·g^-1)和较低的充电过电势，具有较高的催化活性。且在较大O₂传质面积下，锂氧电池性能得到进一步的改善。基于电化学反应工程，提出了锂氧电池可能的初始放电反应界面为电极/Li₂O₂界面，充电反应界面为电极/电解质/Li₂O₂界面。通过三个过电位理论阐述了N-MoS₂/N-CNTs正极锂氧电池的容量与倍率性能提升机制，即电化学反应过电位（η_R）的降低为浓差过电位（η_C）的提升提供了更大空间。

关键词

N-MoS₂/N-CNTs / Li₂O₂ / 锂氧电池 / 过电势 / 反应界面