Li-O2電池在放電時會在正極表面形成Li2O2薄膜,引起低容量、低速率、過早失效等問題。當然,也有可能會在溶液中形成Li2O2顆粒,使得電池在較高速率下具有較高容量,并延長使用壽命。實現在溶液中放電是非常重要的,而利用受體數目較多的溶劑或鹽來溶解Li2O2形成過程中的LiO2中間體,將有利于放電過程。
然而,矛盾無處不在,矛盾無時不有。這不,又一個矛盾出現了:受體數目較多的溶劑所具有的優良特征(譬如高極化率)使得他們對LiO2或Li2O2不穩定。
不過,也不用著急,世間萬物,相生相克,總會有解決的辦法。有鑒于此,Gao等人報道了一種通過引入苯醌類添加劑 2,5-di-tert-butyl-1,4-benzoquinone(DBBQ)的辦法,實現了在低極化率和弱溶解性電解質溶液中促進Li2O2的形成,放電性能大大提高!
更重要的是,該方法
1)有效抑制了Li2O2在正極表面的直接還原,避免了Li2O2薄膜的生長以及一系列的危害;
2)放電過程中的過電位減半,容量增加80-100倍;正極容量>4 mAh cm-2areal時,放電速率>1 mA cm-2areal。
圖1. 放電過程
圖2. DBBQ對O2還原的影響
圖3. DBBQ對放電的影響
圖4. 放電機理以及DBBQ的影響
圖5. DBBQ在放電過程中發生的反應
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