由于其独特的能量潜力，呼吸式锂电池被认为是一种很有前途的储能系统，但循环过程中缓慢的氧还原反应和析氧反应（ORR和OER）会干扰电池的可逆工作。因此，需要定制催化剂材料，以缓解呼吸电池的低效率。
基于此，淑明女子大学Won-Hee Ryu，成均馆大学Jongsoon Kim报道了优化了金属酞菁配合物作为锂-空气呼吸电池电解质催化剂的催化活性，并使用第四过渡金属组分（Co，Cu，Mn和Zn）对中心原子进行了调谐。
文章要点
1）通过对TEGDME电解液中各MPC的结构和分子轨道(HOMO和LUMO)水平的分析，验证了MPc配合物适合于促进稳定和增强的Li-O2电池反应。此外，还利用UV-vis光谱实时研究了在电解液中注入超氧物种后，每种MPc的化学活性氧结合情况。MPc中与中心金属原子结合的超氧化物物种，根据金属原子的d轨道占据不同，表现出不同的结合性质和位点。
2）与理论预测一致，由MPc制备的Li-O2电池在充电过程中由于MPc介导的氧化表现出较低的过电位，并且MPc的催化活性随中心金属原子的不同而不同。MnPc和ZnPc共混时催化活性最高，在ORR区和OER区均表现出明显的高催化活性。因此，即使在低O2(<20 vol.%)的环境空气中，混合催化剂也能获得优异的电池性能。
3）共混型MPc电池的非原位表征证实了放电产物的可逆形成和分解。根据计算的能量图和各种实验测量结果，研究人员提出了详细的反应机理。
这项研究为理解有机金属卟啉材料作为环境友好型和自然衍生催化剂提供了关键见解，并验证了它们作为一种合适的替代催化剂的潜力，以制备具有优异储能性能的高效Li-O2/呼吸空气电池。
参考文献
Hyun-Soo Kim, et al, Auto-Oxygenated Porphyrin-Derived Redox Mediators for High-Performance Lithium Air-Breathing Batteries, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202103527
https://doi.org/10.1002/aenm.202103527
