董全峰、郑明森、龚磊团队设计并合成出一种在有机电解液中溶解度较高的钌联吡啶配合物(RuPC),可作为锂空气电池的溶液相催化剂。该溶液相催化剂具有以下几种功能:
(1)该溶液相催化剂可以自由移动,可以与过氧化锂形成较好的固/液接触界面,从而有效地改善过氧化锂和催化剂的界面问题;
(2)在放电过程中,其钌金属中心可以与LiO2物种作用,诱导LiO2溶解,促进溶液相反应机理,促使过氧化锂扩展生长,改善LiO2对电极表面的电化学钝化,提升了放电容量。
(3)该催化剂可以与LiO2形成相对稳定、反应活性较小的中间产物(RuPC(LiO2-3DMSO)),显著抑制副反应的发生,大大提升了锂空气电池的可逆性。
(4)在充电过程中,由于钌金属中心与LiO2物种的相互作用,促使过氧化锂先通过一电子脱锂的途径进行分解,与传统的两电子直接分解途径相比,该催化剂提供了一条更加可逆和热力学更为有利的反应途径,使得充电过电位大幅度降低。最终,含有该溶液相催化的锂空气电池能获得更大的放电容量,更长的循环性能,更低的充电过电位以及更少的副反应。
XiaodongLin, RumingYuan, LeiGong, MingsenZheng, QuanfengDong et al. Controlling Reversible Expansion of Li2O2 Formation and Decomposition by Modifying Electrolyte in Li-O2 Batteries. Chem 2018.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.08.029