Regulating the Local Spin States in Spinel Oxides to Promote the Activity of Li‐CO2 Batteries

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作者
Yingqi Liu,Xinru Wu,Haotian Qu,Gongxun Lu,Yanli Chen,Bingyi Lu,Yanze Song,Guangmin Zhou,Hui–Ming Cheng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (1): e2411652-e2411652 被引量:21
标识
DOI:10.1002/adma.202411652
摘要

Due to the high energy barrier, slow reaction kinetics, and complex reaction environments of Li-CO2 batteries, the development of durable and efficient catalysts is essential. Transition metal oxides are promising for their availability, stability, and 3d electronic features, with spin states playing an important role in CO2 activation. In this study, the local spin states are regulated by incorporating Ni into Co3O4 and its impact on activity in Li-CO2 batteries is explored. The results show that Ni atoms with high spin states in Ni0.1Co2.9O4 facilitate electron transfer from the catalyst to the unoccupied orbitals of CO2, providing sufficient active sites for the nucleation and growth of small Li2CO3 crystals. These small crystals have a low decomposition barrier, leading to improved battery efficiency. Therefore, Ni0.1Co2.9O4 shows superior catalytic performance with an overpotential of 0.72 V and an energy efficiency of ≈70% after 500 h. This work provides insights into the relationship between spin states and CO2 reactions, highlighting a promising avenue for developing high-performance metal-CO2 batteries.
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