南开大学Angew:Li-O2电池超氧化物歧化反应的新途径! 2024年1月2日 下午12:31 • T, 顶刊 • 阅读 34 非质子锂-氧气(Li-O2)电池由于具有较高的理论能量密度而引起了广泛关注,但由于超氧化物(O2–)中间体在放电和充电过程中歧化导致反应动力学缓慢和电压滞后大。 基于此,南开大学李福军特聘研究员等人报道了利用化学性质稳定的钌三(联吡啶)(RB)阳离子作为可溶催化剂,改变O2–歧化的途径及其放电和充电过程的动力学。当配以RuO2催化剂时,Li-O2电池的充放电电压差降低了0.72 V,使用寿命延长了230次以上。 VASP解读 通过DFT计算,作者研究了O2–与RB的加速歧化反应。在RB介导的歧化过程中,O2–首先被RB和Li+吸附形成RB1,再溶剂化LiO2,然后它们反应形成二聚体RB2,而生成的RB2快速捕获电解质中的Li+。 最后,RB3以0.70 kcal/mol的小能垒分解生成O2和RB4,由于它们之间的弱相互作用,迅速解离成RB和Li2O2。在无RB的歧化过程中,两个溶剂化的LiO2形成二聚体(LiO2)2溶剂化物,以生成O2和Li2O2。 RB阳离子首先吸附第一个O2–(记为O1)形成RB1,大量电荷从O1转移到RB的二吡基上。然后,RB1捕获第二个超氧化物LiO2(记为O2)形成二聚体RB2,其中O1向RB和Li+同时提供电荷,O2向Li+提供少量电荷。RB3中O1和O2的巨大电荷差降低了能垒,加速了O2–歧化动力学。在没有RB的歧化过程中,溶剂化(LiO2)2的对称构型导致两个超氧化物的电荷相似,因此分子内电荷转移的能垒较高,表明RB介导的O2–歧化在热力学和动力学上都有利。 New Reaction Pathway of Superoxide Disproportionation Induced by a Soluble Catalyst in Li-O2 Batteries. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202315314. 原创文章,作者:wdl,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/01/02/58a962b9a2/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 最新!「国家杰青」黄云辉,发表EES! 2024年7月19日 “牺牲”锂“成就”钠!陈仕谋/陈卫华,最新JACS! 2023年12月14日 电池顶刊集锦!万立骏、邵元龙、马骋、王海亮、赵玉峰、刘永畅、谢佳、麦立强等成果 2024年1月18日 昆明理工/港理工/北大AM:合理重构金属-有机框架助力析氧电催化 2022年12月7日 北化工Appl. Catal. B Environ.:串联催化!单原子与金属羟基氧化物助力OER 2023年10月15日 厦大/宁德时代AM:触发氧化钠中的阴离子氧化活性获得高容量阴极预钠化剂 2024年8月9日