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?吉大/長春理工AEM：基于MoS2/Pd 正極壓電催化和能帶彎曲助力Li?O2電池

氧還原（ORR）和氧催化（OER）的緩慢動力學導致的高過電位極大地限制了鋰-氧（Li-O₂）電池的實際應用。采用基于新開發的壓電催化的力場輔助系統有望降低過電位。

在此，吉林大學徐吉靜，長春理工大學劉萬強，鄭州工程技術學院王煥鋒等人首次采用MoS₂/Pd納米復合正極構建力輔助Li-O₂電池，在超聲激活下，MoS₂壓電催化劑形成壓電極化和內置電場，導致電子和空穴不斷分離，增強ORR和OER動力學。此外，鈀的引入促進了電子的轉移，進一步抑制了電子-空穴對的絡合，增強了放電產物分解/生成的催化活性，降低了放電/充電過電位。

因此，力輔助MoS₂/Pd基Li-O₂電池可以通過輔助超聲波調節輸出和輸入能量。實現了2.86 V的超低充電平臺和2.77 V的高放電平臺。通過有效地減少和分離CO₂和CO₃^2-，所提出的獨特的力輔助策略也可以應用于Li-CO₂電池系統。

圖1. 電化學性能

總之，該工作提出了一種力場輔助策略，利用壓電催化在力場作用下構建用于Li-O₂電池的MoS₂/Pd壓電催化復合正極。利用超聲激活的壓電效應，在 MoS₂/Pd 納米復合正極中形成局部電場，使MoS₂的能帶傾斜，導致電子-空穴對的有利分離，從而增強Li-O₂電池中的氧還原和氧催化反應。同時，摻雜的貴金屬Pd能進一步促進電荷載流子的快速分離，從而加速放電/充電過程中的反應動力學，降低放電和充電過電位。

此外，根據理論計算和有限元模擬發現，在超聲波作用下，MoS₂/Pd 的正負電荷會分離并重新排列，有利于電子的吸附反應。因此，基于壓電效應和能帶彎曲而提出的力輔助Li-O₂?和Li-CO₂電池為實現高效的金屬-空氣電池提供了創新的見解。

圖2. 作用機制

A Force-Assisted Li?O2 Battery Based on Piezoelectric Catalysis and Band Bending of MoS2/Pd Cathode,?Advanced Energy Materials?2023 DOI: 10.1002/aenm.202303215

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