开发可耐湿的LiOH基非水系Li-O2电池(LABs)是克服其典型放电产物LiO2和LiO2不稳定带来的固有局限性的一条有希望的途径。由于I-在电池充电时的氧化诱导了多条反应路径,因此将I-/I3-氧化还原电偶用于介导LiOH基氧还原和氧化反应充满挑战性。
有鉴于此,英国剑桥大学Clare P. Grey报道了在低挥发性电解质中,以LiI为氧化还原介质,H2O和1-丁基-1-甲基-吡咯烷二甲基-双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(Pyr14TFSI)为添加剂,进而实现了电池中低充电过电位(不足3.5 V)下的LiOH可逆循环,朝着可行耐湿的LABs迈出了重要一步。
文章要点
1)Pyr14TFSi是目前研究最广泛的锂氧电池离子液体之一,对超氧物种表现出较高的稳定性和较高的锂离子扩散系数。研究发现,添加Pyr14TFSi对于LiOH电化学生成/分解的可逆性至关重要,并通过Operando在线电化学质谱(OEMS)实验所观察到的4e-/O2 OER得到了验证。此外,(电化学)预加载电极OEMS实验和同位素标记进一步证实了LiOH分解产生的OER。
2)研究人员观察到,在充电过程中捕获氧的生成含氧碘物种(IO-,IO3-)的副反应得到了抑制,并通过这两个反应的热力学驱动力揭示了放氧与碘酸盐生成之间的机理。
3)研究人员通过分子动力学(MD)模拟研究了离子液体(IL)和水对碘活性的影响。
Temprano et al., Toward Reversible and Moisture-Tolerant Aprotic Lithium-Air Batteries, Joule (2020)
DOI:10.1016/j.joule.2020.09.021
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.09.021