长春应化所锂-氧电池反应机理研究获新进展

　　锂-氧电池与锂-离子电池相比具有更高的理论比能量，吸引了学术界和工业界的广泛关注。目前的锂-氧电池表现为循环稳定性较差，这主要归因于氧还原物种（O₂^？,LiO₂和Li₂O₂）和电池组件（电极材料和电解液）之间的副反应。若要消除这些副反应，需要从本质上理解氧还原物种的化学性质。O₂^？和Li₂O₂已经从实验和理论上研究得较为透彻，而LiO₂由于在常规实验条件下不易获得，因此对它的化学性质不甚了解。 

　　中国科学院长春应用化学研究所彭章泉团队报道了一种在液氨(-78℃)中合成LiO₂的方法，比较了O₂^？,LiO₂和Li₂O₂在液氨中的化学反应性，首次从实验上证明LiO₂是锂-氧电池中反应活性最高的氧还原物种，并从理论上给出了LiO₂在液氨中的反应机制。同时还证明LiO₂中间产物的存在时间越短，锂-氧电池的可逆性越高。研究工作以LiO₂:Cryosynthesis and Chemical/Electrochemical Reactivities为题，发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上。 

　　基于对锂-氧电池氧还原反应中间产物化学性质的理解，团队还开发了具有高度化学和电化学稳定性的Hexamethylphosphoramide电解液体系，与目前的醚类电解液相比，极大提升了电池的循环寿命。研究工作以A High-Performance Li-O₂ Battery with a Strongly Solvating Hexamethylphosphoramide Electrolyteand a LiPON-Protected Lithium Anode为题，发表在Advanced Materials上。

 （能源界面电化学组）

　　(a)液氨中合成LiO2的现场拉曼光谱数据(b)液氨中合成的LiO₂在放置一段时间后产生N₂的质谱数据

(c-e) 液氨中LiO₂最终转变为LiOH和LiOH？H₂O红外光谱，拉曼光谱和x-射线研究结果

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