分会

第三十八分会：基础电化学

摘要

非质子型锂氧气电池的理论能量密度高达3600 Wh kg-1，受到研究人员的广泛关注。它在放电过程发生氧还原反应，氧气先被还原成超氧根，超氧根进一步还原或者歧化生成过氧化锂；在充电过程中过氧化锂分解，发生氧析出反应。锂氧气电池充放电过程动力学缓慢，导致电压极化大、能量效率低等问题，严重限制锂氧气电池的发展。通过开发双功能半导体催化剂，将光引入锂氧气电池体系，可以有效加快反应动力学，减小充放电极化，提高库伦效率。半导体催化剂在光照下会产生光生电子和空穴，它们分别在放电和充电过程起到还原氧气、分解Li2O2的作用。通过合理设计半导体催化剂，将Au纳米粒子的等离激元效应引入光辅助锂氧气电池体系，可以提高光生载流子的催化活性，加快反应动力学；通过构筑异质结，可以进一步促进光生电子与空穴的分离，延长半导体材料的载流子寿命，从而降低光辅助锂氧气电池的充放电过电压，提高能量效率。 锂氧气电池不可逆的副反应，尤其是单线态氧(1O2，激发态氧气)引发的副反应，是影响电池循环稳定性的重要因素。1O2来源于超氧根的歧化或者过氧化锂、超氧化锂的电化学分解，它具有强氧化性和亲电性，可以攻击大部分有机溶剂、氧化还原媒介以及碳基底，产生惰性副反应产物，导致电池极化加剧，甚至电池“死亡”。 使用1O2淬灭剂是目前最有效的清除1O2的方法，淬灭剂可以与1O2反应形成单线态中间体，通过加快单线态中间体到三线态中间体之间的系间窜跃，促进1O2的弛豫，抑制1O2引发的副反应。

关键词

锂氧气电池;正极;Li2O2;单线态氧;动力学

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