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韩国蔚山国家科学技术研究院(Ulsan National Institute of Science and Technology)

新的催化剂为下一代电动汽车电池提供了动力

通过重复的原子层沉积循环,在 LSM-20-Co 中通过原位 Mn 扩散得到了自重构夹层的示意图。Credit: UNIST

金属空气电池(MABs)以环境空气中的氧气为能源,具有储能容量大、重量轻、价格低廉等优点,在电动汽车(EVs)中有着广泛的应用前景。UNIST 下属的一个研究小组宣布,最近开发了一种新的催化剂,可以提高 MAB 的性能,如放电和充电效率。

由UNIST能源与化学工程学院的Guntae Kim教授领导的一个研究小组,公布了一种新的复合催化剂,该催化剂在应用于MABs时可以有效地提高charg放电性能。它是在钙钛矿催化剂表面沉积的一种非常薄的金属氧化物薄膜,因此两种催化剂之间自然形成的界面提高了新催化剂的整体性能和稳定性。

金属空气电池(MABs)是一种重量最轻、结构最紧凑的电池,其中大气中的氧气与金属反应生成电能。它们配有由纯金属(即锂、锌、镁和铝)组成的阳极和与取之不尽的空气源相连的空气阴极。由于 MABs 具有较高的理论能量密度,被认为是下一代电动汽车的有力候选材料。目前的mab使用稀有和昂贵的金属催化剂作为空气电极,如铂(Pt)。这阻碍了其进一步商业化进入市场。作为替代,钙钛矿催化剂具有优异的催化性能,但存在较低的活化势垒。

金教授用一种新型复合催化剂解决了这一问题,该催化剂结合了两种催化剂,每种催化剂在充放电反应中都表现出优异的性能。金属催化剂(钴氧化物)在充电时表现良好,沉积在锰基钙钛矿催化剂(LSM)的极薄层上,其在放电时表现良好。结果表明,当沉积过程重复20次时,两种催化剂的协同效应最佳。

“在原子层沉积(ALD)过程的反复沉积和氧化循环中,Mn离子从LSM扩散到Co3O4中,因此LSM-20-Co催化剂由LSM包裹自重构尖晶石夹层(Co3O4/MnCo32O4/LSM)组成,“这项研究的第一作者Arim Seong(联合能源与化学工程硕士/博士,UNIST)说。”这增强了复合催化剂LSM-20-Co的催化活性,使ORR和OER在碱性溶液中具有优异的双功能电化学性能。”

据研究小组介绍:“据我们所知,这是首次研究在碱性锌空气电池中设计高效、稳定的双功能催化剂的ALD过程中,原位阳离子扩散引起的自重构夹层。”。

“我们的发现为高效电催化剂的自重构夹层提供了合理的设计策略,”金教授说因此,这项工作可以为钙钛矿型金属氧化物的合理设计策略提供启示。”

More information: Arim Seong et al, Self-reconstructed interlayer derived by in-situ Mn diffusion from La0.5Sr0.5MnO3 via atomic layer deposition for an efficient bi-functional electrocatalyst, Nano Energy (2020). DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104564

Journal information: Nano Energy

原文网址:https://phys.org/news/2020-03-catalyst-boost-next-generation-ev-batteries.html

声明:本文由江苏贝朗新能源编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。


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