Nature Chemistry三芳基阳离子还原介质增强Li O2电池的放电容量

Li-O2电池商业化的主要障碍是碳电极上电子绝缘Li2O2薄膜的生长导致的低放电容量。 氧化还原介质的介入为将氧化反应推进到溶液中，避免表面介导的Li2O2膜生长，延长放电寿命提供了一种有效的策略。 因此，探索多类氧化还原介质有助于制定分子设计指南。

这里伊利诺伊大学芝加哥分校，Ksenija DGlusac 团队采用密度泛函理论（DFT）筛选了三芳基甲基阳离子催化剂控制O2 Li2O2还原的内外球催化机理的热力学参数。 循环伏安法（CV）揭示了一系列外球形氧化还原介质的显著催化活性，其中最快的催化活性来自更负的还原电位。 当测试它们对Li-O2电池放电容量的影响时，发现增强效果可以达到35倍。 此外，催化速率较慢的介质产生较大的容量。

图1DFT计算屏幕氧化还原介质

综上所述，该工作报告了一类三芳基甲基阳离子，其有效地将放电容量提高了35倍。 研究表明，具有更多正还原电位的氧化还原介质由于其抑制表面介导还原途径的能力提高，因此导致更大的放电电容。 因此，本工作为未来提高氧化还原介质的O2 Li2O2放电能力提供了重要的构效关系。 此外，还应用了计时电位模型来研究氧化还原介质的标准还原电位区域以及在给定电流密度下实现有效氧化还原介质所需的浓度。 该分析有望为未来氧化还原介质的探索提供指导。

图2TEGDME中1M LiO2电池的放电曲线

triarylmethyl cation redox mediators enhance li–o2 battery discharge capacities,nature chemistry2023 doi: 10.1038/s41557-023-01268-0