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可充電Li-O₂電池因其極高的理論能量密度（3505 Wh kg^-1）而成為儲能系統(tǒng)的主要候選之一，正極處的高效電催化對于克服Li-O₂電池的局限性（例如穩(wěn)定性差和倍率能力低）至關(guān)重要。

在此，韓國高麗大學Dong-Wan Kim等人首次將釩基多孔鈣鈦礦納米纖維（LSV3 p-NFs）用作鋰氧電池的雙功能電催化劑。通過與鈣鈦礦納米纖維（LV NFs）和獨居石鈣鈦礦納米纖維（LSV4 NFs）的比較，對LSV3 p-NFs的內(nèi)在結(jié)構(gòu)特征和Sr摻雜效應(yīng)進行了研究。

當鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的A位摻雜Sr時，多價釩陽離子（B位）因鈣鈦礦結(jié)構(gòu)內(nèi)的相互作用而減少。因此，釩的各種氧化態(tài)有利于形成數(shù)量增加的活性缺陷。當用于鋰氧電池時，具有可調(diào)催化活性的LSV3 p-NF電極在高電流速率 (2000 mA g^-1 )下在253次循環(huán)中表現(xiàn)出高可逆性。

圖1. 獨居石和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表征和模型

此外，LSV3 p-NF電極在很寬的電流密度范圍內(nèi)（100-2000 mA g^-1）顯示出恒定的端電壓，表明具有穩(wěn)定的倍率能力。

通過原位拉曼光譜研究，作者證明了LSV3 p-NFs的電化學性能與電池運行期間寄生反應(yīng)產(chǎn)物的低形成相關(guān)。這種方法可以促進鈣鈦礦型氧化物作為鋰氧電池高效電催化劑的實際應(yīng)用。

圖2. LSV3 p-NFs電催化劑的倍率性能和循環(huán)性能

Kinetic insight into perovskite La_0.8Sr_0.2VO₃ nanofibers as an efficient electrocatalytic cathode for high-rate Li-O₂ batteries, InfoMat 2021. DOI: 10.1002/inf2.12243

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InfoMat: 首次！釩基鈣鈦礦作為鋰氧電池的高效雙功能電催化劑

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