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defect-induced deposition of manganese oxides on hierarchical carbon nanocages for high-performance lithium-oxygen batteries

引用

Nano Research 2022年第5期15卷 4132-4136页

作者： Baoxing Wang Chenxia Liu Lijun Yang Qiang Wu Xizhang Wang Zheng Hu Key Laboratory of Mesoscopic Chemistry of MOE and Jiangsu Provincial Laboratory for Nanotechnology School of Chemistry and Chemical EngineeringNanjing UniversityNanjing 210023China

The cathode of lithium-oxygen(Li-O_(2))batteries should have large space for high Li_(2)O_(2) uptake and superior electrocatalytic activity to oxygen evolution/reduction for long lifespan.Herein,a high-performance MnO_(x)/hCNC cathode was constructed by the defect-induced deposition of manganese oxide(MnOx)nanoparticles on hierarchical carbon nanocages(hCNC).The corresponding Li-O2 battery(MnOx/hCNC@Li-O_(2))exhibited excellent electrocatalytic activity with the low overpotential of 0.73-0.99 V in the current density range of 0.1-1.0 A·g^(-1).The full discharge capacity and cycling life of MnO_(x)/hCNC@Li-O_(2) were increased by~86.7%and~91%,respectively,compared with the hCNC@Li-O_(2) counterpart.The superior performance of MnO_(x)/hCNC cathode was ascribed to(i)the highly dispersed MnO_(x) nanoparticles for boosting the reversibility of oxygen evolution/reduction reactions,(ii)the interconnecting pore structure for increasing Li_(2)O_(2) accommodation and facilitating charge/mass transfer,and(iii)the concealed surface defects of hCNC for suppressing side reactions.This study demonstrated an effective strategy to improve the performance of Li-O_(2) batteries by constructing cathodes with highly dispersed catalytic sites and hierarchical porous structure.

关键词： Li-O_(2) batteries hierarchical carbon nanocages manganese oxide electrocatalysis defect-induced deposition

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