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在追求高可逆的鋰氧（Li-O₂）電池的過程中，控制反應位點以保持O₂和Li₂O₂在正極側的穩定轉化是非常必要的。然而，在充電過程中涉及反應點的機制仍然難以捉摸，這反過來又對識別過電位的來源提出了挑戰。

圖1. 原位AFM監測Li₂O₂沉積物的形成過程

廈門大學毛秉偉、谷宇等通過原位原子力顯微鏡（AFM）和電化學阻抗光譜（EIS）的聯合研究，提出了Li₂O₂分解的高效反應位點的普遍形態決定的機制。

研究發現，不同形態的Li₂O₂沉積物具有相似的局部電導率，遠高于體相Li₂O₂的報告，這使得反應位點不僅在電極/Li₂O₂/電解質界面，而且在Li₂O₂/電解質界面。然而，雖然傳質過程在前者得到了加強，但后者的電荷傳輸阻力與表面結構以及Li₂O₂沉積物的反應性敏感相關。

圖2. 原位AFM監測盤狀和膜狀Li₂O₂沉積物的分解過程

因此，對于緊湊的盤狀沉積物，電極/Li₂O₂/電解質界面作為主要的分解點，會導致Li₂O₂的過早離開和可逆性的喪失；相反，對于多孔的花狀和膜狀Li₂O₂沉積物，具有更大的表面積和更豐富的表面活性結構，兩個界面都能有效地分解，而不會出現沉積物的過早離開，因此過電位主要來自緩慢的氧化動力學，分解是更可逆的。該工作為理解充電過程中反應點的機制提供了有指導意義的見解，這為設計可逆的Li-O₂電池提供了指導。

圖3. 電導率和電荷傳輸電阻的測量

Morphology-Dictated Mechanism of Efficient Reaction Sites for Li2O2 Decomposition. Journal of the American Chemical Society 2023. DOI: 10.1021/jacs.2c12267

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毛秉偉/谷宇JACS：形態決定Li2O2分解高效反應點的機制

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