放电时O₂还原为固体Li₂O₂和充电时Li₂O₂反氧化为O₂是决定Li-O₂电池性能的基本过程。开发具有良好的Li₂O₂生成/分解机理的高效催化剂对于高性能Li-O₂电池的发展至关重要。

近日，厦门大学董全峰教授，郑明森副教授首次报道了一种可促进高度可逆O₂转化的碘代苯（PHIO）可溶性催化剂。

文章要点

1）利用PHIO极化的I³⁺=O²⁻键捕获和耦合LiO₂中间体的能力，其中I原子和O原子可以分别作为Lewis酸位和碱位（双位）与O²⁻和Li⁺相互作用，从而有效地促进了LiO₂单电子途径的形成和分解，进而大大改善了电极表面的钝化问题和反应动力学。此外，通过形成一系列低活性中间体（LiO₂—3PhIO、(LiO₂)₂—4PhIO和Li₂O₂—4PhIO），也可以有效地抑制传统的高活性LiO₂中间体引起的副反应。

2）结果表明，PHIO催化的Li-O₂电池具有较低的放电（≈0.16 V）和充电（≈0.61 V）过电位，较高的放电容量（≈15637 mAh g^-1）和较长的循环寿命（14 3次）。

该研究工作报道了一种双位点可溶性催化剂，通过偶联LiO₂中间体促进了高度可逆的O₂转化，从而显著提高了Li-O₂电池的性能，这是一种新型的可溶性催化剂，有望促进Li-O₂电池或其他金属-O₂电池未来的发展。

Xiaodong Lin, et al, Highly Reversible O₂ Conversions by Coupling LiO₂ Intermediate through a Dual-Site Catalyst in Li-O₂ Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202001592

https://doi.org/10.1002/aenm.202001592