锂氧电池具有很高的能量,但由于产生高活性的单线态氧1O2,会迅速导致电极和电解液失活,因此循环寿命较差。
有鉴于此,香港中文大学卢怡君教授报道了一种使用氧化还原介体抑制1O2的有效策略。
文章要点
1)利用Operando光谱技术,研究发现2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧(TEMPO)作为一种典型的氧化还原介体,可以显著减少1O2的生成,增加基态3O2的产率,并减少副产物的生成。
2)氧抑制效应归因于氧化还原介体引起的系间交叉率的增加,从而加速了单态中间态向三重态的弛豫。
3)进一步表明,这种1O2抑制效应普遍适用于六种常见的氧化还原介体,其1O2抑制效率比目前锂电池中使用的最有效的猝灭剂1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)高出三个数量级。通过对所研究的介体的比较,研究人员制定了决定氧化还原中介体抑制1O2有效性的合理控制原则。
本研究实现了对1O2的有效抑制,为设计高效、可逆的锂氧电池氧化还原介质提供了指导。
Zhuojiang Liang, et al, Suppressing singlet oxygen generation in lithium-oxygen batteries with redox mediators, Energy Environ. Sci., 2020 DOI: 10.1039/D0EE01114B
https://doi.org/10.1039/D0EE01114B