Li₂O₂氧化動力學緩慢和嚴重的超氧化物相關副反應引發的大充電過電位和較差的循環穩定性極大地限制了鋰-氧電池的開發和應用。尋找能夠有效促進高可逆Li₂O₂形成/分解的高效催化劑仍然是Li-O₂電池領域的關鍵挑戰。

廈門大學董全峰等首次報道了一種可溶性催化劑2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) 二銨鹽(ABTS)，以促進Li₂O₂在放電和充電過程中的高度可逆形成和分解。

圖1. 采用ABTS的Li-O₂電池的放電和充電示意圖

在放電過程中，ABTS可以通過其磺酸根和銨離子捕獲和偶聯兩個LiO₂中間體，并通過離子微環境誘導分子內歧化反應生成Li₂O₂，這不僅促進了Li₂O₂的液相生長，而且限制了LiO₂中間體的反應性，從而顯著減輕電極表面鈍化問題并抑制與超氧物相關的副反應。

在充電過程中，它可以作為一種新型氧化還原介質（RM）在電極和Li₂O₂之間快速傳遞電子，從而大大促進了Li₂O₂的氧化動力學。

圖2. Li-O₂電池電化學性能

因此，受益于上述優勢，采用ABTS的Li-O₂電池表現出優異的電化學性能、低充電過電位（≈0.67 V）、高放電容量（8302 mAh g ^-1）和長循環壽命（176次循環）。這項工作提出使用具有介導超氧化物中間體功能的高效RM作為Li-O₂電池的雙功能溶液相催化劑，為金屬-空氣電池多功能O₂催化劑的設計和開發提供了有益的參考。

圖3. CV測試

Redox Mediator with the Function of Intramolecularly Disproportionating Superoxide Intermediate Enabled High-Performance Li–O2 Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202102764