厦大杨勇Small: 分散在多孔碳上的钴酞菁增强Li-SF6电池的还原动力学

Li-SF₆电池不仅具有高的理论能量密度（3922 Wh/kg），同时为难降解的惰性温室气体SF₆提供了一条温和高效的转化途径，因而在近年来开始备受关注。然而，还原过程因其缓慢的动力学而受到阻碍。

在此，厦门大学杨勇教授等人首次报道了将酞菁钴（CoPc）作为一种还原催化剂应用于Li-SF₆电池，以提高反应动力学。其中，CoPc分子高度分散在碳基底中作为气体电极，CV测试和紫外可见光谱（UV-vis）结果表明Co(II)Pc会在放电开始时被还原为溶解的[Co(I)Pc] ^– 物种，从而以更高的电位 (≈2.85 V) 催化SF₆还原。

由于溶解的[Co(I)Pc]^– 和锂负极之间的反应，放电期间催化活性降低，这可以通过对锂金属进行氟代碳酸亚乙酯（FEC）处理来抑制。

图1. CoPc的分子结构及表征

通过使用高度多孔的氮掺杂碳纳米笼作为碳基底，Li-SF₆电池在50 mA g^-1的电流密度下可以获得2.82 V的放电电压，并在0.1 mA cm^-2的电流密度下达到25 mAh cm^-2的高面积容量，远远优于先前报道的性能。

这项工作证明了在环境条件下使用非贵金属催化剂促进Li-SF₆化学反应的可能性，为锂电池中SF₆的高效转化开辟了新的路径。

图2. Li-SF₆电池的电化学性能

Enhancing the Reduction Kinetics of Li-SF₆ Batteries by Dispersed Cobalt Phthalocyanines on Porous Carbon, Small 2021. DOI:10.1002/smll.202103778