青岛动力所等发现高能量密度锂金属电池系统中单线态氧界面演化新

锂-空气电池具有超高的理论能量密度，被誉为二次锂电池的“圣杯”，遭到广泛重视。现在，锂-空气电池在循环进程中发生较多副反响，导致电池功能敏捷衰减，约束了锂-空气电池的使用。例如，锂-空气电池在充放电进程中发生一系列含氧中间体，这些中间体使碳基催化剂被氧化，并致使电解液的分化并继续进犯锂负极等，使锂-空气电池的可逆性遭到应战。虽然锂-空气电池的充放电反响需求含氧中间体介导被广泛认可，但中间体的生成途径以及其诱发锂-空气电池的功能阑珊的机理尚不明晰。

中国科学院青岛生物动力与进程研讨所固态动力体系技能中心在锂-空气电池界面反响机制方面展开长时间研讨，并获得了系列研讨结果。

在新式电解质方面，经过共晶改变和原位聚合制备了深共晶溶剂型聚合物电解质(DES-PE)，下降了界面阻抗，有用按捺了含氧中间体等对锂负极的进犯(Energy Storage Mater.);进一步经过置换反响和聚合反响相结合的办法在锂金属负极上润饰一层均匀细密的含碘多功能聚合物/合金界面层(IPA)，可供给细密有用的保护层然后削减含氧中间体等对锂负极的腐蚀，并可供给有利的氧化复原中间体(RM)，下降充电过电位然后削减含氧自由基对催化电极的腐蚀(Adv. Funct. Mater.)。

单线态氧(1O2)诱导的电解液链式分化反响，导致电池老化，这是限制高能量密度电池开展的瓶颈。针对该问题，固态动力体系技能中心学习自然界中生物体中活性氧铲除体系的作业机制，构筑出一种具有单线态氧铲除才能的光稳定剂(PS)作为高压锂电池的正极粘结剂添加剂，然后明显地削减循环中电解液的分化(J. Am. Chem. Soc.)，一起，科研团队还解析了单线态氧诱导副反响的反响途径。

锂-空气电池的电极反响为两电子反响，学术界普遍认为该进程不会发生O-O键开裂，而单线态氧的发生一般需求O-O键的开裂重排，因此锂氧电池中单线态氧的生成途径困扰学术界。固态动力体系技能中心与英国牛津大学协作，剖析锂-空气电池中单线态氧的构成机制。经过同位素标记结合在线质谱(DEMS)剖析，研讨团队初次明晰表征出锂氧电池中O-O开裂的行为，发现放电的歧化反响进程中发生O-O键开裂和原子无序摆放，而歧化反响中的这些O-O键开裂会发生1O2。研讨标明，经过调控歧化途径，可进步高能量密度锂空电池的归纳功能。近来，相关研讨成果宣布在Joule上。

研讨作业得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、山东省要点研制方案等的支撑。

锂-空气电池放电进程中单线态氧的生成途径示意图