設計合理的陰極結構和高效的催化材料是促進高性能鋰-氧氣電池（LOBs）實際應用的重中之重。然而，電池循環過程中積累的副產物會嚴重影響其性能。設計一種既能夠提高主反應的催化效率，又能夠抑制副反應的陰極催化劑是非常有意義的。在此，研究者首次提出將NiCeOx作為LOBs的雙功能陰極催化劑材料。NiO和CeO2組分的聯合作用有望促進副產物（如Li2CO3）的分解，增加CeO2中的氧空位含量，增強氧和超氧化物的吸附。采用靜電紡絲法制備的NiCeOx納米棒（NiCeOx PNR）呈現中空多孔納米棒（PNR）狀結構，提供了大量的催化活性位點，有利于反應物的傳輸和放電產物的沉積。結果表明，使用該陰極催化劑的鋰-氧氣電池可實現較高的比放電容量（2175.9mAh/g）和較長的循環壽命（在100mA/g下循環67次，有限容量為500mAh/g）。
圖1.NiCeOx PNRs的形成示意圖。
圖2.NiO、CeO2、NiO/CeO2和NiCeOx（具有不同的Ni/Ce比率）樣品的X射線衍射圖。
圖3.（a）NiO、CeO2、NiO/CeO2和NiCeOx（Ni/Ce=24/1）樣品的拉曼光譜，所制備的NiCeOx PNR（Ni/Ce=24/1）的XPS圖譜。（b）Ce3d、（c）Ni2p和（d）O1s的高分辨率XPS光譜。
圖4.（a）金屬鹽/PVP復合納米纖維的SEM圖像和（b）NiCeOx PNRs（Ni/Ce=24/1）的FESEM圖像；（c-e）NiCeOx PNRs的TEM圖像；（f）NiCeOx PNRs的SAED圖譜；（g-j）NiCeOx PNRs（Ni/Ce=24/1）的相應EDS映射圖像。
圖5.（a）Super P電極和不同前驅體比例下NiCeOx電極的CV曲線：Ni/Ce=9/1、Ni/Ce=5/1和Ni/Ce=24/1；（b）配備NiO、CeO2和具有不同前驅體比例的NiCeOx電極的電池的初始放電和充電曲線：Ni/Ce=9/1、Ni/Ce=5/1和Ni/Ce=24/1；（c）當電流密度為100mA/g時，容量限制為500mAh/g的不同電極組裝電池的初始放電-充電曲線；（d）Ni/Ce=24/1催化劑在100mA/g下進行特定循環的放電-充電曲線；（e）不同前驅體比例下NiCeOx電極的循環穩定性比較：Ni/Ce=9/1、Ni/Ce=5/1和Ni/Ce=24/1。
圖6.放電和充電后（a）NiCeOx PNR（Ni/Ce=24:1）和（b）SuperP陰極中Li1s的高分辨率XPS光譜。
圖7.（a）新鮮NiCeOx催化劑，以及第一次完全（b）放電和（c）充電后其表面的SEM圖像；（d）NiCeOx陰極放電前、放電后和充電后的XRD圖譜；（e）新鮮陰極、放電陰極和充電陰極與TiOSO4溶液的顏色反應；（f）Li2O2在NiCeOx催化劑表面的形成和分解示意圖。
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