庄 林

(武汉大学化学与分子科学学院，武汉 430072)

锂-氧气电池中的水添加剂的关键作用：减少副产物和降低过电位

庄 林

(武汉大学化学与分子科学学院，武汉 430072)

Reducing By-Products and Overpotential in Li-O2Batteries by Water Addition

ZHUANG Lin

(College of Chemistry and Molecular Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. China)

传统锂离子电池能量密度(200-250 Wh·kg-1)的不足严重制约了电动汽车的进一步发展，锂-氧气/空气电池因具有比前者高出约十倍的理论容量和能量密度(约2000 Wh·kg-1)，从而吸引了学术界和工业界的广泛关注1。然而，锂-氧气/空气电池中的很多关键问题都还未得到解决,其倍率性能和循环寿命受限于电解液/电极面对超氧化物亲核攻击的稳定性，以及高充电电位下发生的副反应2。

从锂-氧气电池过渡到锂-空气电池，水的引入成为不可避免的环节，因此关于水添加剂对锂-氧气电池体系的影响引起了广泛的关注3-5。早期研究表明，水的添加促进了过氧化锂颗粒半径的增长，其对应的充电分解电位也随之增长，同时不可避免地带来了更多的副反应3。因此，水的存在一度被认为是不利于锂-氧气电池体系的运转。然而，随着一些催化剂的引入，氢氧化物取代了过氧化物成为主要放电产物。随之而来的是超低充电电位的实现和超长循环性能的提升4,5。可是迄今为止，关于水的存在对于锂-氧气/空气电池体系的影响仍缺乏深入的认识，针对其反应机理也未达成统一的理解和共识。

最近南京大学周豪慎教授研究团队等针对水添加剂对于锂-氧气电池的影响做出了系统的研究并揭示了其中的反应机理，相关结果发表在近期的Angewandte Chemie International Edition杂志上6。……