黄 俊，彭章泉



锂-氧电池在几个关键科学问题上的最新进展

黄 俊1，彭章泉2

（1中南大学化学化工学院，湖南 长沙 410083；2中国科学院长春应用化学研究所，电分析化学国家重点实验室，吉林 长春 130022）

本文评述了过去一年锂-氧电池在几个关键科学问题上的进展。涉及的科学问题包括：反应机理是什么？反应位点在何处？副反应由谁引发？

锂-氧电池；氧还原反应；反应位点；副反应

1 反应机理是什么

锂-氧电池氧正极的总反应如式(1)所示

十年前，研究者们对于这个反应知之甚少。近年来，人们围绕这个反应开展了一系列谱学研究才逐渐揭示其机理[4-7]。目前，如图1所示，一个普遍接受的反应机理如式(2)～式(5)所示[7]

（2）

（4）

（5）

图1 锂-氧电池反应机理示意图

综上所述，在锂-氧电池中，同时涉及到表面反应机制和溶液反应机制。前者生成膜状过氧化锂，而后者生成算珠状过氧化锂。两种反应机制的相对优势由溶液性质、电极表面特性、电极电位等多种因素综合决定[5, 8-10]。至此，可以说我们基本掌握了 锂-氧电池的放电反应机理。但目前的了解只是定性的，我们还缺少一个描述上述反应机理的数学模型，以定量分析溶液性质、电极表面特性、电极电位等多个因素如何调控反应热力学、动力学和电池性能。此外，我们对于过氧化锂成核生长动力学知之甚少，“算珠状”这一特殊形状背后的数学物理机制仍然未解。

部分归功于初始状态的良好可控性，锂-氧电池放电反应机理逐渐出现一个被普遍接受的统一框架。……