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在環境空氣中構建高能量密度、高度可充電的非水溶劑Li-O₂電池目前仍是個非常大的挑戰，這是因為高容量Li₂O₂正極和Li金屬負極活性材料在空氣中通常是不穩定的。

在此，同濟大學劉韜教授及東南大學鐘立教授等人通過將受聚環氧乙烷 (PEO)/鋰鋁鈦磷酸鹽 (LATP)/蠟復合層保護的鋰負極與基于LiOH的正極耦合，從而構建了一種新型鋰氧全電池。其中，受保護的鋰在空氣和水中穩定，并允許在環境空氣中的濕非水溶劑電解液中進行可逆無枝晶的鋰剝離/電鍍。

此外，作者證明空氣中影響O₂電化學的最突出成分是CO₂，它加速了電池循環過程中最初基于 Li₂O₂的電化學向Li₂CO₃主導過程的轉變。而Ru催化的LiOH電化學對空氣中的 CO₂污染表現出更好的抵抗力，電池反應性質在延長的循環中保持一致。

圖1. Li-O₂ /空氣電池中延長循環放電產物的表征和量化

與Li₂O₂對空氣的敏感性相比，LiOH電化學的這種優異穩定性歸因于LiOH更高的耐化學性、LiOH形成的化學計量過程、更少的反應產物-正極界面和更低的充電電壓。

作為概念證明，研究結果表明，這種鋰保護策略能夠在多種惡劣工作條件下實現可逆的無枝晶鋰電鍍/剝離，包括環境空氣、高達99%的濕度，甚至在包含大量水的鋰-不相容電解液（DMSO）中。因此，該研究提出的受保護的鋰負極與基于LiOH的正極耦合方法有望在環境大氣中開發長壽命、高能量密度的鋰空氣電池。

圖2. 使用受保護鋰負極的鋰空氣全電池的電化學性能

Coupling Water-Proof Li Anodes with LiOH-Based Cathodes Enables Highly Rechargeable Lithium-Air Batteries Operating in Ambient Air, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103760

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東南&同濟Adv. Sci.: 防水鋰負極+LiOH正極=長壽命高能鋰空氣電池

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