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揭示锂氧电池中 LiO2 依赖于电解质的传输机制
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2022-11-28 , DOI: 10.1021/jacs.2c09700 Zhen Jiang 1 , Andrew M Rappe 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2022-11-28 , DOI: 10.1021/jacs.2c09700 Zhen Jiang 1 , Andrew M Rappe 1
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锂氧电池 (LOB) 具有极高的理论能量密度,因此是将传统电池带入下一代的有力竞争者。为了避免由于放电产物逐渐覆盖表面而导致电极失活和钝化,具有高供体数 (DN) 的电解质在 LOB 中越来越受欢迎。然而,这种电解质辅助放电过程的机制在许多方面仍不清楚,包括超氧化锂 (LiO 2 ) 中间传输机制以及电极/电解质界面和本体电解质中的稳定性。在这里,我们对 LiO 2进行了系统的玻恩-奥本海默分子动力学 (BOMD) 级研究在高 DN 或低 DN 电解质(分别为二甲基亚砜 (DMSO) 或乙腈 (CH 3 CN))的两个界面处进行溶剂化反应,然后在 LiO 2单体溶剂化后检查稳定性和缩合。发现局部放电产物 LiO 2的释放在能量上有利于从具有小能垒的 Co 3 O 4阴极进入 DMSO。然而,在存在 CH 3 CN 电解质的情况下,发现 LiO 2从电极表面的释放在能量上是不利的。溶解的LiO 2研究发现,本体 DMSO 溶剂中的 (sol) 团簇更有利于二聚和团聚成环形而不是分解,这避免了强氧化剂离子 (O 2 – ) 的出现并保持了系统稳定性。本研究从对 LOB 的第一性原理理解提供了两个完整的分子水平途径(溶液和表面),为未来电极催化剂和溶剂的选择和设计提供了指导。
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更新日期:2022-11-28
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