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Small Methods:非質(zhì)子鋰氧電池中Li2O2的形成及對ORR/OER動力學(xué)的影響

非質(zhì)子鋰氧電池具有較高的理論比能量，被認(rèn)為是未來解決能源危機(jī)最有前途的技術(shù)之一。非水Li-O₂電池的關(guān)鍵電化學(xué)特性高度依賴于放電過程中Li₂O₂的生成和充電過程中Li₂O₂的可逆分解，Li₂O₂的性質(zhì)及其形成機(jī)理是影響電池性能的重要因素。

在此，南京工業(yè)大學(xué)吳宇平教授和南京林業(yè)大學(xué)房微魏教授等人綜述了Li₂O₂電化學(xué)研究和調(diào)控Li₂O₂生長途徑的最新進(jìn)展。

第一部分闡述了Li₂O₂的形成機(jī)制及其與氧還原/析氧反應(yīng)（ORR/OER）電化學(xué)的關(guān)系，然后討論了循環(huán)參數(shù)（如電流密度和放電深度）對Li₂O₂形態(tài)的影響。接下來展示了Li₂O₂形成的最新調(diào)控策略的綜合總結(jié)，包括合理設(shè)計正極結(jié)構(gòu)、某些催化劑和表面工程。

最后討論了電解液，例如鹽、溶劑和一些添加劑對Li₂O₂生長途徑的影響。作者強(qiáng)調(diào)了通過控制有利的Li₂O₂形成來制造先進(jìn)Li-O₂電池方法的進(jìn)一步前景，這對于非質(zhì)子鋰氧電池的實(shí)際構(gòu)建很有價值。

圖1. Li₂O₂的形成機(jī)制

大容量和低過電位，尤其是充電過電位是開發(fā)真正的高能量密度鋰氧電池的兩個重要方面。從Li₂O₂形成的角度來看，可以考慮兩種解決方案：

1) 形成厚度更大、表面積大的Li₂O₂薄膜；

2) 形成尺寸減小的Li₂O₂顆粒。這可以通過以下設(shè)計來實(shí)現(xiàn)：（1）設(shè)計高比表面積和高電導(dǎo)率的正極；（2）選擇具有某些特定性質(zhì)的催化劑，包括氧空位、取向晶面、表面涂層等，另一個重要標(biāo)準(zhǔn)是催化LiO₂生成和構(gòu)建富含LiO₂環(huán)境的能力；（3）尋找具有最佳LiO₂溶解度和足夠穩(wěn)定性的電解液。（4）具有準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)和可溶性催化劑組合的Li-O₂電池可能是一種潛在的發(fā)展方向。

圖2. Li₂O₂顆粒與Li₂O₂薄膜及相關(guān)電池性能

Li₂O₂ Formation Electrochemistry and Its Influence on Oxygen Reduction/Evolution Reaction Kinetics in Aprotic Li-O₂ Batteries, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101280

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/11/453bbd87c0/

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