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 43 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 ACS Energy Lett.: Ce双位点取代(Ba,Sr)MnO3钙钛矿用于光热催化产氢 2023年10月12日 郭宇铮/娄永兵Nano Energy:功函数诱导面内异质结电子重排,增强全pH范围水和碱性海水HER 2023年10月4日 Small:最高值!硅光电阴极和MoS2纳米板修饰的TiO2纳米棒助力碱性太阳能水分解 2023年10月11日 温大/武大/伍伦贡大学AFM:用于快充钠离子电池的锌取代铁基PBA正极 2023年10月11日 复旦王永刚/李伟AM:通过富含磺酸酯的COF改性隔膜实现高性能锂硫电池 2023年10月15日 电池顶刊集锦:周豪慎、冯新亮、罗加严、孙世刚、余学斌、周江、胡仁宗等成果 2023年10月5日