基于氧-氧键的可逆裂解与生成的新型锂-氧电池体系

来源：X一MOL资讯

能源，作为人们日常生活中不可或缺的重要资源，以其独特的方式影响着现代社会的发展。作为重要的储能设备，电池已渗透到我们生活中的方方面面，小到手表、手机，大到电动汽车、储能电站。随着对这些设备的需求日益增高，人们对其性能也提出了更高的要求，传统锂离子电池已很难满足快速发展的需求，研究下一代储能设备变得尤为迫切。在诸多储能体系中，锂-氧气电池作为一种具有极高理论能量密度的储能体系，被认为极具前景，值得大力发展。
然而，如何充分发挥锂-氧气电池理论能量密度高的优势，如何缩小理论与实践之间的距离仍然困扰着广大研究者。目前，绝大多数的锂-氧气电池体系，多基于以过氧化锂作为放电产物的电化学过程，在其充放电过程中，涉及到诸多如超氧化物和过氧化物之类的高活性物质，这些活泼的物质易攻击电解液和正极材料，严重制约了锂-氧气电池的循环稳定性。尤其是当使用碳基正极材料时，这种腐蚀尤为明显，使得廉价易得的碳基材料在锂-氧电池中的应用收到了很大的阻碍。如何提高锂-氧气电池的电化学性能，尤其是循环稳定性，仍是一个挑战。

近日，南开大学的谢召军副教授和周震教授报道了一种基于氧-氧键的可逆裂解与生成的新型锂-氧电池体系，成功缓解了超氧化物/过氧化物引发的不利副反应，大大提高了锂-氧电池的电化学性能。该研究中，通过引入一价铜配合物(3N-CuI)作为电解液添加剂，成功调控了锂-氧间的反应路径，实现了室温下以氢氧化锂为反应产物的新型锂-氧气反应体系。

研究表明，引入3N-CuI作为电解液添加剂来调控反应路径是一种十分有效的手段，这种新型锂-氧气体系具有十分优异的可逆性和稳定性，尤其是对提升碳基正极材料的稳定性，减缓其氧化分解具有显著作用。

该研究通过一系列原位或非原位表征分析，系统研究了3N-CuI的电化学反应行为，归纳总结了其反应机理，并证实了一价铜配合物的这种调控反应路径能力是通过多种氧-铜中间体之间的互相转换，进而实现了氧-氧键的可逆裂解与生成。该研究为通过选择合适电解液添加剂来调控锂-氧电池中反应路径提供了新思路。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章第一作者是南开大学博士研究生王成仡。