锂氧电池中钌基电催化剂的研究进展（英文）

作     者：王昱喆 蒋卓良 温波 黄耀辉 李福军 

作者机构：南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室 天津物质绿色创造与制造海河实验室 

出 版 物：《电化学(中英文)》 (Journal of Electrochemistry)

年 卷 期：2024年第8期

页      面：4-19页

学科分类：0808[工学-电气工程] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：financial support from the National Natural Science Foundation of China(22325902 and 51671107) Haihe Laboratory of Sustainable Chemical Transformations 

主　　题：锂-氧电池 钌基电催化剂 反应机理 反应速率 过电压 

摘      要：可充电锂氧（Li-O2）电池因其高能量密度而受到广泛关注。然而,缓慢的阴极动力学导致较高过电压和较差的循环性能。为了克服这一问题,不同种类的阴极催化剂已经开始被探索。其中,钌基电催化剂已被证明是促进析氧反应（OER）的极具前景的阴极催化剂。由于钌基催化剂与超氧根阴离子（O2-）中间体之间存在强相互作用,因此可以通过调节Li2O2的形态来促进过氧化锂（Li2O2）的分解。本文介绍了钌基电催化剂的设计策略,以提高其在锂氧电池中的OER催化动力学。不同结构的钌基催化剂已经被总结,包括金属颗粒（钌金属和合金）、单原子催化剂和不同底物（碳材料、金属氧化物/硫化物）负载钌的化合物,以调节钌基电催化剂的电子结构和基体结构。这些钌基电催化剂调节了对LiO2的吸附,提高了OER活性,抑制了副产物的形成,从而提升了Li-O2电池的可逆性和循环稳定性。然而,Li-O2电池仍然面临着许多挑战。其中之一是锂金属阳极的问题,锂的不稳定性和安全性一直是Li-O2电池研究的一个关键问题。此外,电解质的选择和阴极材料的优化也是当前研究的重点之一。为了提高Li-O2电池的性能,还需要对添加剂（即氧化还原介质）进行更深入的研究,以提高电池的循环寿命和能量密度。这些挑战的克服将需要跨学科的合作和持续的研究努力,以推动Li-O2电池的进一步发展。