Small Methods: 利用原位、在线分析技术表征锂-氧电池中固、液、气界面的研究进展

在众多电化学能量储存技术中,锂-氧电池因其超高理论能量密度而在近年受到广泛的关注并吸引了大量的研究投入。锂-氧电池以来源丰富的氧气和质轻的锂金属作为正负两个电极的活性物质,理论上能提供高达3,458 Wh/kg的比能量密度,远远超过今天商用的锂离子电池(理论能量密度584 Wh/kg,以碳-钴酸锂体系为例)。然而,要实现真正实用的锂-氧电池,尚有许多问题需要解决,包括循环寿命短,功率性能差,以及能量效率低等等。

而锂-氧电池技术上的突破,则必需以对锂-氧反应机理的进一步理解为基础。得益于原位、在线分析表征技术在锂-氧电池中的的发展和应用,近年研究人员对锂-氧电池中固、液、气界面的反应过程的了解有了长足的进步。传统的分析方法通常是非原位方法,即样品在分析时已从电池中取出。相比之下,原位分析方法更能够真实表征电池内部的反应,避免了样品在电池拆开过程中或者因暴露在新环境里面而受到的干扰。而在线分析方法则再进一步,不但是原位分析,而且能在电池充放电的过程中实时监测样品,展现电池中真实发生的反应。

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香港中文大学的卢怡君研究团队在发表于Small Methods的综述里总结了近年利用原位、在线分析技术表征锂-氧电池中固、液、气界面的研究进展。该综述回顾了利用原位、在线分析技术进行的基础机理研究,这些研究致力于揭示反应的中间产物、反应路径和反应的限制因素。基于对前人研究的总结,他们指出一系列锂-氧电池领域中关键待了解的基础问题,并提出了在此领域中利用原位、在线分析技术的若干发展方向,以期进一步揭示锂-氧体系的反应机理。

该工作以Recent Progress in Applying In Situ/Operando Characterization Techniques to Probe the Solid/Liquid/Gas Interfaces of Li–O2 Batteries为标题发表在Small Methods 上(DOI: 10.1002/smtd.201700150)。本文的作者为香港中文大学梁倬健、邹庆立、王余及卢怡君教授。

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