12-冠-4对非质子Li-O2电池氧电极的影响

doi:10.3866/PKU.WHXB201510133

物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (1): 343-348.doi: 10.3866/PKU.WHXB201510133

12-冠-4对非质子Li-O₂电池氧电极的影响

王晓晨,王英明,刘威,白若鹏,刘艳芳,肖丽*(),陆君涛,庄林

武汉大学化学与分子科学学院，化学电源材料与技术湖北省重点实验室，武汉 430072

收稿日期:2015-08-12 发布日期:2016-01-13
通讯作者: 肖丽 E-mail:chem.lily@whu.edu.cn
基金资助:
国家重点基础研究发展规划项目(973)(2012CB932800, 2012CB215500);国家自然科学基金(21125312, 21203142, 21573167);国家教育部博士点专项基金(20110141130002);中央高校基本科研业务费专项资金(2014203020207)

Influence of 12-Crown-4 on Oxygen Electrode of Aprotic Li-O₂ Battery

Xiao-Chen WANG,Ying-Ming WANG,Wei LIU,Ruo-Peng BAI,Yan-Fang LIU,Li XIAO*(),Jun-Tao LU,Lin ZHUANG

College of Chemistry and Molecular Sciences, Hubei Key Lab of Electrochemical Power Sources, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. China

Received:2015-08-12 Published:2016-01-13
Contact: Li XIAO E-mail:chem.lily@whu.edu.cn
Supported by:
the National Key Basic Research Program of China (973)(2012CB932800, 2012CB215500);National Natural ScienceFoundation of China(21125312, 21203142, 21573167);Doctoral Fund of Ministry of Education of China(20110141130002);FundamentalResearch Funds for the Central Universities, China(2014203020207)

摘要/Abstract

摘要：

Li-O₂电池放电产物Li₂O₂由于在有机溶剂中溶解度较差，会堵塞气体通道，这是Li-O₂电池面临的一个主要挑战。在本工作中，我们选择12-冠-4做为添加剂捕获Li⁺，来研究其对氧电极放电产物溶解性的影响，并采用了多种电化学表征方法，包括循环伏安法和旋转圆盘电极等。结果显示，仅仅添加5%的12-冠-4就能明显提高氧还原产物$\text{O}_{2}^{-}$的稳定性，并减少固体Li₂O₂的生成。结合软硬酸碱和第一性原理计算对上述实验结果进行了解释。

关键词: Li-O₂电池, 氧电极, 冠醚, 软硬酸碱理论

Abstract:

One of the major challenges with Li-O₂ batteries is that the discharge product, Li₂O₂, blocks the gas pathway because of its poor solubility in aprotic solvents. In this work, 12-crown-4 ether was used as an additive to capture Li⁺, and its influence on the solubility of the discharge products of the oxygen electrode was investigated. Multiple electrochemical methods, including cyclic voltammetry and rotating-ring disk electrode, were used. The results show that the addition of only 5% of 12-crown-4 ether significantly improves the stability of the oxygen reduction product $\text{O}_{2}^{-}$, and decreases the formation of solid Li₂O₂. We used a combination of the hard-soft-acid-base theory and ab initio calculations to explain these observations.

Key words: Li-O₂ battery, Oxygen electrode, Crown ether, Oxygen electrode, Hard-soft-acid-base theory

MSC2000:

O646

王晓晨,王英明,刘威,白若鹏,刘艳芳,肖丽,陆君涛,庄林. 12-冠-4对非质子Li-O₂电池氧电极的影响[J]. 物理化学学报, 2016, 32(1): 343-348.

Xiao-Chen WANG,Ying-Ming WANG,Wei LIU,Ruo-Peng BAI,Yan-Fang LIU,Li XIAO,Jun-Tao LU,Lin ZHUANG. Influence of 12-Crown-4 on Oxygen Electrode of Aprotic Li-O₂ Battery[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2016, 32(1): 343-348.

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12-冠-4对非质子Li-O₂电池氧电极的影响

Influence of 12-Crown-4 on Oxygen Electrode of Aprotic Li-O₂ Battery

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