Li-O₂電池因理論能量密度高而備受關(guān)注，但在放電和充電過程中，超氧化物（O₂^–）中間體的歧化會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢和電壓滯后。

圖1.?基于RB的O₂^–的反應(yīng)途徑

南開大學(xué)李福軍等將化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的三(聯(lián)吡啶)釕（RB）陽離子用作一種可溶性催化劑，以交替改變放電和充電過程中O₂^–的歧化途徑及其動(dòng)力學(xué)。研究顯示，R可捕獲O₂^–二聚體并促進(jìn)其分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，還可將歧化反應(yīng)的能壘從7.70 kcal mol^-1降低到 0.70 kcal mol^-1。這促進(jìn)了放電和充電過程，同時(shí)減輕了與O₂^–和單線態(tài)氧相關(guān)的副反應(yīng)。

圖2.?動(dòng)力學(xué)研究

實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)與RuO₂催化劑偶聯(lián)時(shí)，充電電壓顯著降低，并且可以有效地抑制由O₂^–和¹O₂引起的嚴(yán)重副反應(yīng)。這使得采用RB和RuO₂的Li-O₂電池能夠表現(xiàn)出0.72V的降低電壓滯后和230次循環(huán)的延長(zhǎng)壽命。總體而言，這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了O₂^–歧化的重要作用，并為高效Li-O₂電池提供了一種新的策略。

圖3.?電化學(xué)性能研究

New Reaction Pathway of Superoxide Disproportionation Induced by a Soluble Catalyst in Li-O2 Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202315314