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鋰氧（Li-O₂）電池由于較高的理論能量密度而成為鋰離子電池的潛在替代品，然而由于放電產物的絕緣特性，Li-O₂電池的充電過程需要更高的能量。陰離子添加劑碘化鋰 (LiI) 可以調節電池化學性質，形成氫氧化鋰 (LiOH) 產物并促進充電過程中的動力學，目前這種添加劑的詳細作用機制仍在研究中。

在此，美國阿貢實驗室陸俊研究員、Khalil Amine研究員等人綜述了近期LiI在 Li-O₂電池中應用的進展，討論了其對放電和充電的催化行為并了解了其與水的協同作用。作為陰離子添加劑，LiI在Li-O₂電池中表現出獨特的電化學行為。LiI和低水含量的共存導致LiOH的形成，I^–極有可能產生強氫-鹵素鍵以促進水去質子化形成OH^–。

同時，在高含水量下，它會抑制I^–的催化能力，導致形成 Li₂O₂、LiOOH或其他副產物。因此，LiI的氧化能力是依賴于溶劑的。對于基于醚的電解液，LiOH不能可逆充電而通過添加離子液體實現I^–的氧化能力提升，這顯示了實現可逆 LiOH/O₂化學的巨大潛力。

圖1. DME基電解液中LiI的電化學途徑

盡管已有很多研究探討LiI的作用，但使LiOH可逆仍然是Li-O₂電池中的一個巨大挑戰。與Li₂O₂相比，LiOH的化學穩定性更高，可進行4e/O₂電化學反應從而產生高比放電容量。使用固態電催化劑（Co₃O₄）或陽離子添加劑（Na⁺）的新策略顯示出實現可逆LiOH基Li-O₂電池的廣闊前景。

更重要的是，它們排除了LiI的影響，據報道，LiI在充電方面存在多個問題。新策略的開發在未來的研究中非常重要，目前的理解可以幫助設計新系統以實現可逆的LiOH化學。

圖2. Li-O₂電池中使用固態電催化劑（Co₃O₄）或陽離子添加劑（Na⁺）的研究

Understanding the Role of Lithium Iodide in Lithium-Oxygen Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106148

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Khalil Amine/陸俊AM觀點：了解碘化鋰在鋰氧電池中的作用

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