由于Li2O2放电产物的高电荷转移电阻，Li−O2电池存在较大的充电过电位。解决这一问题的一个潜在方案是开发基于LiO2的电池， LiO2具有较低的电荷转移阻力，因此具有低充电过电位。
近日，加州州立大学北岭分校Kah Chun Lau，阿贡国家实验室Hsien-Hau Wang，Larry A. Curtiss利用金属Li与Ir纳米颗粒的高温反应，合成了直径小于500 nm的IrLiI纳米颗粒。随后合成了IrLi-rGO电极，并将其用作Li−O2电池的正极。在充电电压低于3.6 V的条件下，实现了以高达200 mA/g的电流密度和高达1000mah/g的容量循环100次。
文章要点
1）研究人员对放电后的正极进行了扫描电子显微镜、拉曼光谱、TiIVOSO4滴定和UV-Vis分析，结果表明，薄膜状LiO2是唯一的放电产物。在Ar气氛下对放电阴极进行的进一步电化学实验，加上拉曼和滴定分析，进一步证实了LiO2作为放电产物的存在，它可以在O2气氛下以有限的副反应在正极表面形成，随后在Ar气氛下可以被还原为Li2O2。
2）DFT分析表明，由于晶格匹配，LiO2在IrLi表面是稳定的。基于XRD Rietveld分析，IrLi的重量百分比比Ir3Li高1个数量级。此外，DFT计算揭示，与只有一个Ir3Li表面(121)相比，两个IrLi表面(111)和(110)都支持LiO2的外延生长。虽然不能排除Ir3Li的微小贡献，但对LiO2增长的主要贡献来自IrLi。
这些结果进一步加深了人们对Li−O2电池中电化学稳定LiO2的材料和表面形貌的理解，并表明了LiO2稳定在具有晶格匹配潜力的非贵金属表面的可能性。
参考文献
Samuel T. Plunkett, et al, A New Cathode Material for a Li−O2 Battery Based on Lithium Superoxide, ACS Energy Lett. 2022
DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01191
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01191
