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鋰空電池的理論能量密度超過了現有的所有電池，有望成為未來儲能領域最杰出的候選者。但是，絕緣不溶性放電產物(過氧化理:Li₂O₂)限制了其實際應用。基于電子結構和界面電荷轉移的傳統催化劑設計無法克服Li₂O₂的這些限制。

在此，韓國高麗大學Yong-Mook Kang教授、Stefan Ringe等人重新審視了異相催化劑作為底物在調節Li₂O₂生長和固/適反應界面形成中的作用，同時證明可控的固體/固體界面結構設計是超越固有電子結構的關鍵性參數。此外，該工作中的Cu₂O襯底可誘導Pd原子的均勻沉積，導致Li₂O₂可控生長進而解決了催化劑質量和電荷輸運的限制。

圖1.多相催化劑的結構

具體而言，該工作闡明從金屬/氧化物復合材料到放電產物/電極的可控固/固界面對調節反應過程的重要性。通過量子化學計算發現制備的Cu₂O八面體上的六邊形表面氧環錨定Pd，使其沿氧化物載體表面均勻分散。

這種連續的固/固界面不僅使表面活性最大化，促進了界面電荷轉移而且調節了固體放電產物的生長行為，誘導Li₂O₂定向和各向異性片狀生長。與隨機生長的Li₂O₂相比，催化劑誘導的Li₂O₂片有助于實現80%以上的效率和超過8000mAh/g的大放電容量，并減輕電化學/機械應力。總之，該工作為催化劑的微觀結構設計鋪平了道路。

圖2. Li-O₂電池在不同多相催化劑上的反應過程

Heterogeneous Catalyst as a Functional Substrate Governing the Shape of Electrochemical Precipitates in Oxygen-Fueled Rechargeable Batteries,?Journal of the American Chemical Society?2023 DOI:10.1002/anie.202307365

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JACS：多相催化劑作為控制氧燃料可充電電池中電化學沉淀物形狀的功能基質

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