Small Methods:非质子锂氧电池中Li2O2的形成及对ORR/OER动力学的影响

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Small Methods:非质子锂氧电池中Li2O2的形成及对ORR/OER动力学的影响
非质子锂氧电池具有较高的理论比能量，被认为是未来解决能源危机最有前途的技术之一。非水Li-O2电池的关键电化学特性高度依赖于放电过程中Li2O2的生成和充电过程中Li2O2的可逆分解，Li2O2的性质及其形成机理是影响电池性能的重要因素。
Small Methods:非质子锂氧电池中Li2O2的形成及对ORR/OER动力学的影响
在此，南京工业大学吴宇平教授和南京林业大学房微魏教授等人综述了Li2O2电化学研究和调控Li2O2生长途径的最新进展。
第一部分阐述了Li2O2的形成机制及其与氧还原/析氧反应（ORR/OER）电化学的关系，然后讨论了循环参数（如电流密度和放电深度）对Li2O2形态的影响。接下来展示了Li2O2形成的最新调控策略的综合总结，包括合理设计正极结构、某些催化剂和表面工程。
最后讨论了电解液，例如盐、溶剂和一些添加剂对Li2O2生长途径的影响。作者强调了通过控制有利的Li2O2形成来制造先进Li-O2电池方法的进一步前景，这对于非质子锂氧电池的实际构建很有价值。
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图1. Li2O2的形成机制
大容量和低过电位，尤其是充电过电位是开发真正的高能量密度锂氧电池的两个重要方面。从Li2O2形成的角度来看，可以考虑两种解决方案：
1) 形成厚度更大、表面积大的Li2O2薄膜；
2) 形成尺寸减小的Li2O2颗粒。这可以通过以下设计来实现：（1）设计高比表面积和高电导率的正极；（2）选择具有某些特定性质的催化剂，包括氧空位、取向晶面、表面涂层等，另一个重要标准是催化LiO2生成和构建富含LiO2环境的能力；（3）寻找具有最佳LiO2溶解度和足够稳定性的电解液。（4）具有准固态电解质和可溶性催化剂组合的Li-O2电池可能是一种潜在的发展方向。
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图2. Li2O2颗粒与Li2O2薄膜及相关电池性能
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

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