导语
对化石燃料能源消耗增加和全球气温上升的担忧是发展替代能源系统的驱动力，锂离子电池是目前最具前景的二次电池。但水性电解质和电极材料的电池电压差导致传统的锂离子电池表现出较低的能量密度。目前，具有与汽油相当的高比能量密度(3460Wh/kg)的Li-O2电池正受到人们的广泛关注。
Li-O2电池的性能主要取决于正极的结构，正极中微孔和中孔分布以及比表面积和电化学活性表面积的大小。正极材料的孔径对反应的催化活性起着重要作用，同时它为氧的扩散提供了空间，也可以容纳放电产物等等。出于这些原因，多孔碳纳米材料被认为是适用于 Li-O2电池的正极材料。
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印度马德拉斯理工学院化学系的Ariharan Arjunan团队利用槟榔合成槟榔衍生活性炭（BNAPC）材料，这种材料表现出有序的管状多孔形态和高达768m2/g的比表面积。材料中中孔和微孔的存在形成了发达的3D互连碳框架，为反应物（氧气和空气）的扩散提供了有效的路径，同时还可以储存Li2O2的放电产物。该材料组装成的电池经电化学测试后，表现出高比容量性能和优异的倍率性能，在27次循环后，电池仍具有良好的比容量保持率，与之相比的Vulcanxc 72的商业活性炭，也只有12个循环，在氧气氛中100mA/g电流密度下，表现出的比容量为1000mAh/g。其首次完全放电和充电容量的库仑效率为 70%。
d) 不同放大倍数下的高分辨率扫描电子显微镜(HRSEM) 图像和 (e) BNAPC 材料的 (f) 碳 (g) 氧的扫描图像及其各自的元素映射
引用此论文
Arjunan, A., Subbiah, M., Sekar, M., VS., A. P., Balasubramanian, V., Sundara, R.. Electrochem. Sci. Adv. 2021, 1,e2000037.
https://doi.org/10.1002/elsa.202000037 [Physical Sciences]