长春应化所锂-氧电池反应机理研究获进展

(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LiOHbullH2O红外光谱，拉曼光谱和x-射线研究结果。

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，锂-氧电池表现为循环稳定性较差，这归因于氧还原物种（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，因此其化学性质尚不清晰。

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，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:CryosynthesisandChemical/ElectrochemicalReactivities为题，发表在TheJournalofPhysicalChemistryLetters上。

基于对锂-氧电池氧还原反应中间产物化学性质的理解，研究团队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，提升了电池的循环寿命。研究工作以AHigh-PerformanceLi-O2BatterywithaStronglySolvatingHexamethylphosphoramideElectrolyteandaLiPON-ProtectedLithiumAnode为题，发表在AdvancedMaterials上。