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关于锂空气电池阴极单线态氧释放的新见解:定期 DFT 与 CASPT2 嵌入式集群计算
Journal of Chemical Theory and Computation ( IF 5.7 ) Pub Date : 2023-07-11 , DOI: 10.1021/acs.jctc.3c00393
Francesca Fasulo 1 , Arianna Massaro 2 , Ana B Muñoz-García 1, 3 , Michele Pavone 2, 3
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锂空气电池是一种有前景的大规模应用储能技术,但电池运行过程中高活性单线态氧( 1 O 2 )的释放是一个主要问题,明显限制了其有效部署。深入了解1 O 2形成的反应机制对于防止其与电解质物质发生有害反应至关重要。然而,描述高度相关物种(例如单线态氧)的难以捉摸的化学对于基于密度泛函理论的最先进的理论工具来说是一项具有挑战性的任务。因此,在本研究中,我们应用基于CASPT2和有效点电荷的嵌入式簇方法来解决氧化过程中Li 2 O 2表面1 O 2的演化,电池充电过程。基于最近的假设,我们描述了从 (112̅0)–Li 2 O 2表面终止发生的可行的 O 2 2– /O 2 /O 2机制。我们的高精度计算允许将稳定的超氧化物识别为1 O 2释放沿势能面 (PES) 的局部最小值,这是周期性 DFT 无法检测到的。我们发现1 O 2 的释放是通过两步单电子过程中的超氧化物中间体或另一种仍可访问的具有一步双电子机制的途径进行的。在这两种情况下,它代表了电池充电时Li 2 O 2氧化的可行产物。因此,调节中间超氧化物物质的相对稳定性可以实现旨在控制1 O 2对新型高性能锂空气电池的有害发展的关键策略。



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更新日期:2023-07-11
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