LiO2是非质子型Li−O2和Li−空气电池在氧还原反应过程中形成的中间体。可溶性LiO2会引发出不希望发生的副反应,如亲核反应以及与电解质和底物反应时生成副产物Li2CO3,形成不可逆的氧化还原反应,从而导致较低的库仑效率和较差的循环耐久性。
近日,受生物体系中超氧化物歧化酶(SOD)的启发,美国莱斯大学James M. Tour,德克萨斯大学麦戈文医学院Ah-Lim Tsai报道了SOD模拟物同样可以应用于Li−O2和Li−空气电池,以催化O2·−的歧化,从而延长电池的循环寿命。
文章要点
1)氧化活性炭(OAC)是一种具有快速动力学和高转化率的超氧化物歧化酶(SOD)模拟物。基于此,研究人员将OAC添加到双聚合物凝胶电解质(DPGE)中作为氧化还原介体(RM)。然后使用MNF电极和RM OAC在准固体电解质中开发了高效的可充电Li-O2和Li-空气电池。
2)实验结果显示,OAC的存在显著提高了Li−O2电池的稳定性。此外,最优的含OAC的Li−O2电池在约300次循环(3000h)中表现出稳定的恒流充放电性能,截止容量为0.4 mAh cm-2。同时,在2.0 V放电截止电位下,性能最佳的Li−O2电池的放电容量达到了37.0 mAh cm−2。
参考文献
Muqing Ren, et al, Bioinspired Redox Mediator in Lithium−Oxygen Batteries, ACS Catal. 2021
DOI: 10.1021/acscatal.0c04544
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c04544