吉林大学徐吉静AM：多场辅助锂空电池，超低过电位！

可充电锂氧(Li-O₂)电池因其高达3500 Wh kg⁻¹的理论比能量而引起了人们对高能量密度储能系统的研究兴趣。但由于氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)动力学迟缓导致电池过电位过大，仍是亟待克服的关键挑战。

为了解决上述问题，提出了各种策略，包括构建电催化剂和可溶性氧化还原介质。虽然充电电压明显降低，但电催化剂在充电过程中会加速电解质的分解。此外，可溶性氧化还原介质迁移到阳极，导致锂金属阳极效率低下和不稳定。因此，有必要探索新的途径，从本质上促进Li₂O₂的形成和分解，降低Li-O₂电池的大过电位。

光辅助锂氧电池系统通过引入光，有效地降低锂氧电池的大过电位，这已成为未来发展的一个重要方向。然而，在放电和充电过程中，光激发电子和空穴的快速复合极大地阻碍了这一进展。

成果简介

吉林大学徐吉静AM：多场辅助锂空电池，超低过电位！

针对以上问题，吉林大学徐吉静教授课题组在Advanced Materials上发表了最新成果，Magnetic and Optical Field Multi-Assisted Li-O₂ Batteries with Ultrahigh Energy Efficiency and Cycle Stability。作者开发了一种新型的磁场、光场辅助的Li-O₂电池，该电池采用生长了NiO纳米片的三维多孔泡沫镍(NiO/FNi)作为光电极。

在光照条件下，NiO/FNi光电极的光生电子和空穴在放电和充电过程中分别起着降低过电位的关键作用，也大大加快了传统Li-O₂电池在放电/充电过程中难以形成/分解的Li₂O₂的速度。光激发电子和空穴的快速复合会导致过电势降低效果不持久，通过引入外部磁场，洛伦兹力对光产生的电子和空穴起相反的作用，从而抑制载流子的复合。之后，锂氧电池能在超低的氧化电压下稳定工作，这与电子和空穴的良好抑制有关。

实验证明，磁场、光场辅助的Li-O₂电池的充电电压达到了≈2.73 V的超低水平，比理论值2.96 V还要低，电池具有很高的稳定循环性能，能量效率高达96.7%。值得注意的是，电池的进一步进行了测试，以讨论内置电场、磁场和光的相互作用，以及它们对电池性能提高的影响。

本文的磁场、光场辅助锂氧电池的概念为太阳能的存储提供了一种有效的策略，并介绍了一种通用的储能系统方法。

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