image: 氧化还原介质在锂-氧气电池充放电过程中的催化机制，独特的优势以及相应的筛选标准。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
电化学储能系统对于发展电动化交通和智能电网有着重要的战略意义，其中，锂-氧气电池具有最高的理论能量密度，是最具发展潜力的下一代能源存储系统之一。然而，锂-氧气电池迟缓的反应动力学和充放电过程中产生的强氧化性物质导致电池的可逆性差、能量效率低、循环寿命短。氧化还原介质作为高效的可溶性催化剂，对锂-氧气电池性能的提升与实际应用有重要意义。
近日，郑州大学化工学院周震教授团队在中国科技期刊卓越行动计划领军期刊《国家科学评论》系统且全面地总结了氧化还原介质在锂-氧气电池中的应用进展。青年教师窦雅颖博士为论文第一作者，南开大学谢召军副教授、吉林大学物理学院魏英进教授与中科院大连化物所彭章泉研究员为论文合作者。
作者重点介绍了氧化还原介质在锂-氧气电池中的工作原理、独特优势和相关的筛选标准。按照有机物、有机金属及无机物的分类详细讨论了不同氧化还原介质在锂-氧气电池充放电过程中的催化效果。在此基础上，深入分析了各类氧化还原介质的催化过程和相应的优化策略。同时，他们也意识到虽然氧化还原介质是提高锂-氧气电池反应动力学的主要策略，但所带来的科学问题和技术挑战却不容忽视。对此，他们进行了深入的思考，并且客观分析了目前解决该系列难题的主要策略。最后，在学术探索和实际应用的双重背景下，研究人员对氧化还原介质未来的研究方向进行了展望。他们认为应进一步探究氧化还原介质作用下过氧化锂的分解动力学；对氧化还原介质的分子结构进行合理调控；考虑电池其他组分对氧化还原介质催化性能的影响；结合多种原位表征手段，真实准确地评估氧化还原介质的催化效率；探索新型氧化还原介质的设计原则。此外，他们还指出，应采用更先进的实验手段与更合理的计算方法进行更扎实的基础研究，以推动锂-氧气电池的实用化进程。
研究详情请见原文：
Redox Mediators for High-Performance Lithium-Oxygen Batteries
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac040
Journal
National Science Review