东南&同济Adv. Sci.: 防水锂负极+LiOH正极=长寿命高能锂空气电池

在环境空气中构建高能量密度、高度可充电的非水溶剂Li-O₂电池目前仍是个非常大的挑战，这是因为高容量Li₂O₂正极和Li金属负极活性材料在空气中通常是不稳定的。

在此，同济大学刘韬教授及东南大学钟立教授等人通过将受聚环氧乙烷 (PEO)/锂铝钛磷酸盐 (LATP)/蜡复合层保护的锂负极与基于LiOH的正极耦合，从而构建了一种新型锂氧全电池。其中，受保护的锂在空气和水中稳定，并允许在环境空气中的湿非水溶剂电解液中进行可逆无枝晶的锂剥离/电镀。

此外，作者证明空气中影响O₂电化学的最突出成分是CO₂，它加速了电池循环过程中最初基于 Li₂O₂的电化学向Li₂CO₃主导过程的转变。而Ru催化的LiOH电化学对空气中的 CO₂污染表现出更好的抵抗力，电池反应性质在延长的循环中保持一致。

图1. Li-O₂ /空气电池中延长循环放电产物的表征和量化

与Li₂O₂对空气的敏感性相比，LiOH电化学的这种优异稳定性归因于LiOH更高的耐化学性、LiOH形成的化学计量过程、更少的反应产物-正极界面和更低的充电电压。

作为概念证明，研究结果表明，这种锂保护策略能够在多种恶劣工作条件下实现可逆的无枝晶锂电镀/剥离，包括环境空气、高达99%的湿度，甚至在包含大量水的锂-不相容电解液（DMSO）中。因此，该研究提出的受保护的锂负极与基于LiOH的正极耦合方法有望在环境大气中开发长寿命、高能量密度的锂空气电池。

图2. 使用受保护锂负极的锂空气全电池的电化学性能

Coupling Water-Proof Li Anodes with LiOH-Based Cathodes Enables Highly Rechargeable Lithium-Air Batteries Operating in Ambient Air, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103760

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东南&同济Adv. Sci.: 防水锂负极+LiOH正极=长寿命高能锂空气电池

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