目前锂-氧气电池的发展仍处于初级阶段, 仍面临多重挑战: (1) 难溶性放电产物Li2O2会随机沉积在电极表面, 堵塞电解液和氧气的扩散通道, 导致电池放电容量低; (2) 充/放过程所涉及的氧还原(ORR)和氧析出(OER)反应动力学缓慢, 电池过电位高, 严重降低了电池的能量利用效率。此外, 传统电极制备过程中使用的有机黏结剂在电池体系极不稳定, 容易分解产生一些副产物, 这些副产物会掩盖电极表面的活性位点, 堵塞氧气和电解液的扩散通道, 导致电池的性能下降, 甚至使电池“死亡”。
为了解决上述问题, 长春应化所张新波和吉林大学
黄科科等利用静电纺丝技术和高温碳化处理过程合成制备了Mo2C修饰的CNF(MCNFs)。制备过程中, 作者发现碳化温度的选择对Mo2C的合成至关重要, 只有碳化温度达到900°C时才能形成Mo2C。MCNFs电极具有三维网络多孔结构,有利于电解液和氧气的快速传输, 同时还能够为放电产物的沉积提供足够的空间。此外, MCNFs电极的自支撑结构避免了黏结剂的使用。负载的Mo2C纳米颗粒具有良好的ORR/OER催化活性,能够有效地促进放电产物Li2O2形成与分解。基于上述优点, 采用MCNFs电极表现出良好的电化学性能。