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吉大徐吉靜EnSM: 局部表面等離子體共振增強(qiáng)了非質(zhì)子鋰氧電池的動力學(xué)和產(chǎn)物選擇性

鋰氧（Li-O₂) 電池具有便攜式電子設(shè)備和電動汽車所需的潛力，但氧還原反應(yīng) (ORR) 和析氧反應(yīng) (OER) 過程緩慢的動力學(xué)阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

在此，吉林大學(xué)徐吉靜教授等人報(bào)道了將銀納米粒子 (Ag NPs) 的局域表面等離子體共振 (LSPR) 引入鋰氧電池，它可以誘導(dǎo)等離子體熱和熱電子效應(yīng)同時增強(qiáng) ORR、OER的反應(yīng)動力學(xué)。

此外，該方法還可以降低反應(yīng)活化能，提高放電產(chǎn)物選擇性，減輕不利的副反應(yīng)，大大提高Ag NPs的催化性能。

圖1. LSPR的特性和工作機(jī)制

此外，作者還計(jì)算了光化學(xué)轉(zhuǎn)化系數(shù)和兩種效應(yīng)之比對催化活性的定量貢獻(xiàn)。值得注意的是，通過加速氧還原和析出反應(yīng)，放電電壓顯著增加到3.2174 V，超過了2.96 V的熱力學(xué)極限，充電電壓降低到3.2487 V（過電位為 0.0331 V），導(dǎo)致 99% 的高往返效率。

該概念還可以擴(kuò)展到其他類型的電池，例如鋅空氣電池，從而有助于開發(fā)先進(jìn)的儲能系統(tǒng)。

圖2. 反應(yīng)動力學(xué)和鋰氧電池的電化學(xué)性能

Localized surface plasmon resonance enhanced electrochemical kinetics and product selectivity in aprotic Li-O₂batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.004

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