對于Li-O2電池而言,開發新型高效催化劑是提高循環壽命和往返效率的重要環節。和常規固體催化劑相比,可溶性催化劑或者氧化還原介質(redox mediators , RM)具有許多優勢,有利于加快高絕緣性放電產物的氧化,并有可能實現較高的可逆容量。表現出更高的效率。
有鑒于此,Lim等人報道了一種設計策略,通過選擇一系列有機氧化還原介質作為模型體系,來確認Li-O2電池催化活性和穩定性的決定因素,從而實現更高效的重復充電!
圖1. Li-O2電池中氧化還原中間體的作用
表1. 多種中間體
研究結果表明,在比較電解質中Li2O2的形成能和被占據的最高分子軌道能時,分子數據庫的參數所得到的電離能級影響重大,分別起到了降低過電位和提高穩定性的作用。
根據研究結果,研究人員提出了一種普遍可行的催化劑設計原則,并據此選擇了一種合適的氧化還原中間體,二甲基吩嗪,實現了較低的過電位和較高的穩定性。
圖2. 不同氧化還原中間體的電化學性能
圖3. DMPZ作為Li-O2電池催化劑
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