分會

第三十八分會：基礎(chǔ)電化學(xué)

摘要

非質(zhì)子型鋰氧氣電池的理論能量密度高達(dá)3600 Wh kg-1，受到研究人員的廣泛關(guān)注。它在放電過程發(fā)生氧還原反應(yīng)，氧氣先被還原成超氧根，超氧根進(jìn)一步還原或者歧化生成過氧化鋰；在充電過程中過氧化鋰分解，發(fā)生氧析出反應(yīng)。鋰氧氣電池充放電過程動(dòng)力學(xué)緩慢，導(dǎo)致電壓極化大、能量效率低等問題，嚴(yán)重限制鋰氧氣電池的發(fā)展。通過開發(fā)雙功能半導(dǎo)體催化劑，將光引入鋰氧氣電池體系，可以有效加快反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，減小充放電極化，提高庫倫效率。半導(dǎo)體催化劑在光照下會產(chǎn)生光生電子和空穴，它們分別在放電和充電過程起到還原氧氣、分解Li2O2的作用。通過合理設(shè)計(jì)半導(dǎo)體催化劑，將Au納米粒子的等離激元效應(yīng)引入光輔助鋰氧氣電池體系，可以提高光生載流子的催化活性，加快反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；通過構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)，可以進(jìn)一步促進(jìn)光生電子與空穴的分離，延長半導(dǎo)體材料的載流子壽命，從而降低光輔助鋰氧氣電池的充放電過電壓，提高能量效率。 鋰氧氣電池不可逆的副反應(yīng)，尤其是單線態(tài)氧(1O2，激發(fā)態(tài)氧氣)引發(fā)的副反應(yīng)，是影響電池循環(huán)穩(wěn)定性的重要因素。1O2來源于超氧根的歧化或者過氧化鋰、超氧化鋰的電化學(xué)分解，它具有強(qiáng)氧化性和親電性，可以攻擊大部分有機(jī)溶劑、氧化還原媒介以及碳基底，產(chǎn)生惰性副反應(yīng)產(chǎn)物，導(dǎo)致電池極化加劇，甚至電池“死亡”。 使用1O2淬滅劑是目前最有效的清除1O2的方法，淬滅劑可以與1O2反應(yīng)形成單線態(tài)中間體，通過加快單線態(tài)中間體到三線態(tài)中間體之間的系間竄躍，促進(jìn)1O2的弛豫，抑制1O2引發(fā)的副反應(yīng)。

關(guān)鍵詞

鋰氧氣電池;正極;Li2O2;單線態(tài)氧;動(dòng)力學(xué)

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