这项研究的量化分析披露了锂氧气电池电子和化学结合的机制

发布时间：2023-11-08 09:27:33 所属栏目：动态来源：

导读：最近，中国科技大学工程学学院的特别聘请教授谈鹏的研究小组在一份名为《先进能源材料》的杂志上发表了文章。该研究旨在增进对随着小尺度结构变化而出现的多相耦合作用的理解，为下一代电极的设计提供了指南。

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最近，中国科技大学工程学学院的特别聘请教授谈鹏的研究小组在一份名为《先进能源材料》的杂志上发表了文章。该研究旨在增进对随着小尺度结构变化而出现的多相耦合作用的理解，为下一代电极的设计提供了指南。

联合实验和仿真结果表明，多孔电极的传输通道尺寸达到临界值（r1和r2，r2> r1）时，将影响锂氧气电池的工作机制：当通道单元内径低于r1时，氧气传输作为电化学性能的主要控制因素，其耗尽导致了低放电容量。当内径处于r1和r2之间时，电子传输的影响逐渐显著，粒径分布发生逆转；氧气侧的局部响应电流受电子传输限制，隔膜侧的局部响应电流受氧气传输限制。当内径超过r2，放电结束时，全电极范围的膜状过氧化锂沉积至极限厚度，电池失效归因于电子转移能力丧失。

为排除孔连通和分布不均匀性造成的干扰，研究团队设计并构建一种传输通道阵列排布且定向可控的多孔电极，允许活性物定向传输。因此，通道单元的活性物质传输路径、通量，电化学反应界面和产物储存空间都可以定量。针对通道单元，构建了非均质的三维瞬态模型，以反映整个电极中电势场和浓度场的时空分布细节。

研究人员表示，经过实验验证，相关结论对于无序孔电极具有普适性和启发性意义。对于微孔电极，提升氧气在电解液中的溶解度和扩散速率是强化电化学性能的有效方式；而对于大孔电极，应通过电极修饰、催化剂设计等途径提升过氧化锂膜电导率并降低其沉积率，以缓解固-液界面钝化。此外，还可采用化学气相沉积(cvd)技术，在固相反应器中制备高活性的过氧化锂膜，从而实现过氧化锂膜的大规模生产。

（编辑：驾考网）

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