由于超高的理论能量密度(3500 Wh kg-1),非质子锂氧电池(LOBs)被认为是储电装置的有前途的候选者,其来源于在LOBs中放电和充电过程中不溶性固体过氧化锂(Li2O2)的可逆沉积和分解。路易斯碱位点被广泛应用于调节电催化剂中路易斯酸位点的性质,实现LOBs的巨大技术飞跃。然而,路易斯碱在LOBs化学中的直接作用和潜在机制仍然很少阐明。 成都理工大学龙剑平教授和成都理工大学、电子科技大学胡安俊博士通过构建含有路易斯碱位点的金属有机骨架(UIO-66-NH2),阐明了路易斯碱位点在促进LOBs电催化反应过程中的关键机制。作为概念验证,基于UIO-66-NH2的LOBs可以实现高放电比容量(12661 mAh g-1)、低放电充电过电势(0.87 V)和长循环寿命(169次循环)。相关工作以“Identifying the Role of Lewis-base
Sites for the Chemistry in Lithium-Oxygen Batteries”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。
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研究要点
要点1. 实验和密度泛函理论(DFT)计算表明,路易斯碱位点可以作为电子供体,在放电过程中促进O2/Li2O2的活化,从而加速LOB的反应动力学。 要点2. 在放电过程中路易斯碱位点对Li+的捕获,路易斯碱位点可以将Li2O2的生长机制从表面吸附生长转化为溶剂化介导的生长,削弱了UIO-66-NH2对LiO2的吸附能,允许沉积以超高放电容量为特征的环形Li2O2。 要点3. 与UIO-66阴极相比,基于UIO-66-NH2的LOBs实现了高放电比容量(12661 mAh g-1)、低放电充电过电势(0.87 V)和长循环寿命(169次循环)。 该工作揭示了路易斯碱位点在LOBs化学中的直接作用,并为路易斯酸/碱位点的合理组合以制备高效电催化剂铺平了道路。
Identifying the Role of Lewis-base
Sites for the Chemistry in Lithium-Oxygen Batteries Chuan
Zhao, Zhongfu Yan, Bo Zhou, Yu Pan, Anjun Hu,* Miao He, Jing Liu, Jianping Long*Angew.
Chem. Int. Ed.DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202302746