非水锂氧(Li-O₂)电池由于其提供的重量能量密度是最先进的锂离子电池的3-5倍而引起了广泛的关注。然而，Li-O₂技术一直受循环寿命短、速率低、往返效率差等问题的困扰。这些技术挑战与高反应活性反应中间体，如过氧化锂（LiO₂），引起的严重副反应密切相关。与公认的氧还原反应(ORR)中生成LiO₂的控制因素不同，OER过程或Li₂O₂氧化过程中LiO₂生成的控制因素仍然未知。最近,研究人员报道了在高浓度溶剂二甲基亚砜（DMSO，DN = 29.828）和1-甲基咪唑（Me-Im，DN = 4721）中形成可溶性LiO₂的实验证据。然而，控制Li₂O₂氧化过程中超氧化物形成的潜在机制仍有待进一步研究。

有鉴于此，香港中文大学卢怡君教授等人，揭示了LiO₂的形成受氧化电位和溶剂浓度的控制，而氧化电位和溶剂的选择性通过电化学氧化和歧化反应来调节超氧化物的形成和消耗速率。

本文要点

1）随着充电电势的增大和溶剂粘度的降低，LiO₂中间产物的量减少。施加催化剂（例如Ru）会降低Li₂O₂的电化学氧化电位，从而促进LiO₂的形成。

2）通过催化剂/溶剂降低充电过电势将促进在充电早期形成更多的LiO_2-，从而触发超氧化物/衍生的¹O₂与电解质/电极之间的严重副反应，从而导致电池快速衰变。

3）应该开发出在不产生LiO₂中间产物或使用有效的¹O₂淬灭剂的情况下降低充电过电势的替代策略，以同时实现低充电电势并减轻Li-O₂电池的副反应。

总之，该工作揭示了控制Li-O₂电池充电过程中LiO₂形成的潜在机制，有助于促进高效且可逆的Li-O₂电池的发展。

参考文献：

Yu Wang et al. Critical Factors Controlling Superoxide Reactions in Lithium–Oxygen Batteries. ACS Energy Lett., 2020.

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00365

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00365