南开大学Angew：Li-O2电池超氧化物歧化反应的新途径！

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南开大学Angew：Li-O2电池超氧化物歧化反应的新途径！
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。
南开大学Angew：Li-O2电池超氧化物歧化反应的新途径！
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。
南开大学Angew：Li-O2电池超氧化物歧化反应的新途径！
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。
南开大学Angew：Li-O2电池超氧化物歧化反应的新途径！
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/

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