有機體系鋰空氣電池空氣電極相關研究綜述

1、有機體系鋰空氣電池空氣電極相關研究綜述有機體系鋰空氣電池空氣電極相關研究綜述 本文關鍵詞：空氣， 電極，綜述，有機，電池有機體系鋰空氣電池空氣導線特別報道相關研究綜述本文簡介： 為應對能源和環(huán)境兩大全球性問題，人們對可核能（太陽能、風能和 潮汐能等）的應用研究不斷加劇，與此同時，也對電能存儲系統(tǒng)（如 燃料電池、鋰硫電池和金屬-空氣電池等）進行了極廣深入的探索。目 前，鋰離子電動車的電池能量密度即將達到其理論極限，嚴重制約著 電動汽車的續(xù)駛里程，且電池造價占到了整車成本的65%有機體系鋰空氣電池空氣電極相關研究綜述 本文內(nèi)容：為應對能源和環(huán)境七大兩大全球性風險問題，人們對可能源 技術（太陽能、風

2、能和潮汐能等）的應用研究急遽加深，與此同時, 也對電能存儲器（如燃料電池、鋰硫電池和金屬-空氣電池等）需 要進行了廣泛深入的探索。目前，鋰離子電動車的能量密度即將達到 其理論極限，嚴重制約著電動汽車的續(xù)駛里程，且電池造價占比到了 整車成本的鋰空氣電池技術作為后鋰離子時代的一種新型技 術，具有5 200 W- h/kg的超高能量密度（考慮鋰片和02的質(zhì) 量），是鋰離子電池管理模式（150 Wh/kg）的數(shù)十倍，第三季 度可驅(qū)動電動汽車行駛500 km以上，接近燃油燃料汽車的行駛能力。 文獻2指出，鋰空氣電池的研究已獲日本（NED0 （ New en-ergy and industrial tec

3、hnology development organiza-tion） 和 Rising 項目）、美國（DOE （ Department ofenergy）和 EIH （Energy innovation hub）項目）、中國（科技部 973 項目） 政府的國家重點研究資助。近年關于鋰空氣電池的研究越來越多，涉及電解液、空氣電 極和催化劑等方面，涵蓋整個電池體系研究進展的更新速度也較快。鋰空氣電池的九個超高比能量來自兩個方面：一是鋰空氣電 池的正極底物活性物質(zhì)(02)直接從外界汲取而不是存儲在直接電 池中；二是電池的負極材料金屬鋰擁有固體材料中最高的比容量 (3. 862 A h/g)和最低的電

4、極電勢(- 3. 04 V) 3.然而， 鋰空氣電池還一直處于還研究初期，要實現(xiàn)革新應用還長期存在著重 大挑戰(zhàn)，特別是電池組件材料的長壽命可循環(huán)充電性能仍有待提高。 本文針對無機近年來體系鋰空氣電池空氣電極上的反應機理、影響因 素、材料及催化劑的研究進展作詳細介紹。1有機體系鋰空氣電池及反應機理2021年，Abraham等4最先報道了有機體系的Li / LiPF6- 聚丙烯盾/ 02的鋰空氣電池，該電池達到了 250 350 W - h/kg的能 量密度，遠高于現(xiàn)階段的鋰離子電池。2021年，Ogasawara等5建 立了基于碳酸酯類助劑電解液體系的鋰空氣電池，首次實現(xiàn)了 50次循 環(huán)后，電池

5、仍能保持600 mAh/g的容量。此后，鋰空氣電池的科 學研究在國內(nèi)外廣泛開展起來。根據(jù)電解液的不同，鋰空氣電池可分 為有機電解液型、水系電解液型、有機-水混合固相型以及全固態(tài)電解 質(zhì)型4類。有機電解液型鋰空氣電池結(jié)構相對簡單，理論上的能量 密度最高，體系較為穩(wěn)定，且由于無水環(huán)境包圍鋰片，電池的整體安 全性較高，因而倍受關注。有機電解液體系鋰空氣電池以金屬鋰負極，多孔材料為正極 (如碳納米管和膠質(zhì)金等)，從空氣中汲取的02為正極活性物質(zhì)， 碳酸酯類、颯類、酸類或盾類等有機物搭配鉆鹽為鋰空氣電池電解液 體系6-7.目前研究中，乙二醇二甲醛(1, 2-dime- thoxyethane, DME)

6、 8、四乙二醇二甲醛(tetraethyleneglycol dimethyl ether, TEGDXE ) 9和二甲基亞颯(dimethyl sulfoxide, DMSO) 10作為電池組電解液的情況較多。學界對于有機 體系的氧化還原機制 (oxy-gen reductive reaction / oxygen evolution reaction, ORR / OER) 有不同的見解11T4, 一般認為： 通過兩電子過程，02在正極表面直接被還原，與Li+結(jié)合生成 Li202132Li -2 ( Li+ e-)( 1) Li+ e-+ 0-2Li02 ( 2)Li+ e-+ LiO-2

7、Li202 ( 3)通過一電子過程02首先被還原成02-,與Li+生成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物Li02,然后再歧化得到Li20215Li-Li+ e- ( 4) 02+ e -02- ( 5) 02-+ Li -+Li02 ( 6) 2Li0-2Li202+ 02 ( 7) Cao等16在DMSO電解液體系中采用電子順磁共振測試方法，以5, 5-二甲基毗咯咻-N-氧化物(5, 5- dimethyl-l-pyrroline N-oxide , DMPO)為捕捉物，在放電過程中成 功捕獲02-(在充電進程中未檢測到02-)，提出氧化還原機制為： 放電時，02在空氣線圈上被還原成02-,與Li+結(jié)合生成L

8、i02后再發(fā) 生歧化反應得到Li202;在充電過程中，Li202直接被還原產(chǎn)生02,不 形成任何前體，同時釋放Li+.放電過程中會生成的Li202導電性極 差，不溶于有機電解液，而是呆在正極表面。大量的Li202會增大電 極的阻抗，從而引起充電電壓增高，另一方面，大量的Li202會嚴重 堵塞空氣導體內(nèi)部的孔道，甚至破壞電極的微觀結(jié)構，致使電池循環(huán) 性能惡化，甚至放電終止17.2影響液體電極性能的因素空氣電極用來提供鋰離子、電子和氧氣的三維傳輸通道和反 應的大分子位置，為放電產(chǎn)物Li202提供儲存空間。圖1簡要描述 了鋰空氣電池的簡單結(jié)構及三相反應界面處電解液鋰電池在電池正極 的分布情況。圖1

9、(a)中負極鋰釋放的Li+穿過科奧爾與空氣中 的02及外電路來的e-在三相界面接觸，發(fā)生反應。因此，具有多孔 結(jié)構的空氣電極是決定電池性能的關鍵部件之一，而正極的比表面積、 多孔情況以及被濕潤的程度則是體現(xiàn)正極性能優(yōu)劣的重要參數(shù)18-19. 空氣電極的比表面積是電池性能的重要因素之一，但并不是比厚度越 大，電池性能越佳，反而電極孔體積、孔徑體積對電池性能的影響電 芯更大20.孔體積大，就有足夠空間容納空間感放電結(jié)晶，延緩因 放電產(chǎn)物堵塞導致的放電中止。出射是選擇空氣電極材料的重要參數(shù), 孔徑太小，孔道易被放電產(chǎn)物充滿，不利于氧氣的傳輸，太大則會誘 發(fā)孔的浪費21.由于放電產(chǎn)物極化不導電且存在不

10、完全分解，當其 附著在正極表面時，會導致中空電極的有效孔徑減小、微孔被完全堵 塞，產(chǎn)生厚Li202膜，從而阻止電子信息的傳導過程，導致表面失效 22.因此，設計不合理的多孔電極結(jié)構，對解決放電產(chǎn)物的存放問 題，促進放電產(chǎn)物的分解，改善電池安全性至關重要，如中空球形碳 23、自支撐式24空氣電極的設計。電解液條件對鋰的濕潤情況如 圖1 ( b) - ( d)，分為3種狀態(tài)：完全淹沒、恰當濕潤和干枯。 完全淹沒可能賭塞微孔，不利于氧進入電極孔內(nèi)發(fā)生反應；干枯(即基本不濕潤)則會大幅大大減小三相界面反應的如何有效面積; 因此，恰當?shù)臐駶櫜拍芴峁┳畲蟮娜喾磻@對電極的反應至關重 要19.另外，正極

11、正極大小對電池容量的影響也不可忽視。Li等 25通過建立一個二維、非等溫的理想態(tài)模型并結(jié)合數(shù)學分析指出， 當磁鐵的厚度分別為75、200、400、600和800 Um時，對應的放 電比容量在該模型設定下分別為2 151、1 500、980、696和526 mA-h / g,所以正極負載的碳膠粘劑厚度越大，電子和02等的傳輸阻 力越大，導致放電容量越小，孔隙利用率越低。除此之外，顆粒大小、 涂膜方法、集流體材質(zhì)制約以及催化劑等都對正極的電化學性能有影 響26-27.因此，一個理想的空氣電極須須具備：高比表面積，以 提供大的反應界面；優(yōu)化的孔道結(jié)構，以存放放電產(chǎn)物并維護氧 氣及離子的快速運輸；電解

12、液對正極的適切潤濕，班萊班縣三相 界面反應；適中的厚度，以減小電子傳輸?shù)皖l；高活性的催化 劑，以改善0RR和0ER反應動力學過程。3正極基體材料3. 1碳多孔材料3. 1. 1多孔碳傳統(tǒng)材料經(jīng)典的鋰空氣電池正極基體材料大 都采用具有多孔結(jié)構的商品炭黑，如Ketjin black ( KB)、 SuperP Vulcan XC-72等，其導電性好、比表面積大,利于電子的傳 輸和界面反應。Park等28選用KB ( EC600JD. EC300JD)等5 種碳材料分別用作鋰空氣電池的金屬材料正極并進行性能比較，發(fā)現(xiàn) KB EC600JD 的放電比容量最大達 2 600 mA h/g ( 0. 1

13、mA/cm2、1. 5 V截止電壓)，且文獻28-29研究表明，KB有著較大體積的孔體積 和比表面積，比容量最高。Super?雖然比表面積不大，僅有62 m2/ g,但平均孔徑在50 nm左右，有利于放電產(chǎn)物的存放，按孔體積比容 量計算Super P是KB的7倍18.因此，將KB和Super P按質(zhì) 量比為5 : 1混合，構建扁枝正極結(jié)構，電池的放電比容量在30 mA/g、 2. 0 V下達到1 219 mAh / g,高于單一使用KB ( 1 005 mA h / g)或Super P ( 635 mA h/g)的電池18.傳統(tǒng)碳材料雖然種類 多樣，價格便宜，但在高于3. 5 V時不穩(wěn)定，易

14、與放電產(chǎn)物反應反 應發(fā)生分解，且傳統(tǒng)碳的孔結(jié)構不足以滿足鋰空氣電池的性能經(jīng)濟性 要求，薄殼需進一步爭取更為合理的多孔碳。3. 1. 2新型方法多孔材料溶膠凝膠法和模板法是制備碳多 孔材料最常用的碳，成本低廉且截面可控調(diào)節(jié)孔徑大小。利用間苯二 酚和甲醛按一定質(zhì)量比在碳酸鈉的催化下混合，經(jīng)固化、陳化、Ar氣 氛中碳化以及600 1 200 C氯化鈉高溫下活化可制得碳氣膠體，調(diào) 整間苯二酚和甲醛的質(zhì)量比以及不同的活化溫度可有效控制多孔中空 碳材料的比表面積和油墨孔徑原產(chǎn)21, 30-31.將碳氣凝膠用于鋰空 氣電池可達到4 155 mAh/g的比容量32.本課題組在利用離子交 換凝膠法制備碳氣凝膠材

15、料并用以構筑具有雙孔結(jié)構的空氣陽極上取 得了一定電極的進展，提升氧氣傳輸速率的同時增大了放電產(chǎn)物的儲 存空間，使得鋰空氣電池的循環(huán)性能與放電容量同時得到改善31.模板法是通過模板孔徑來控制目地產(chǎn)物的孔徑分布。Nie等33以兩 種不同粒徑的Si02膠體為硬模板合成雙孔多層結(jié)構的模板碳，獲得了 10 059 mA - h/g的高比容量。溶膠人工合成凝膠法和模板法制備碳 多孔材料的合成工藝簡單、成本不高，但由于沖擊因素太多(前軀 體的選擇，人工合成條件的控制等)，很難制備得到一種理想狀態(tài)的 多孔碳。如何能推斷出一組最佳合成條件，且所得材料截面分布合理, 將是鋰空氣電池正極材料的重點研究方向。碳納米管

16、(carbon nanotubes, CNTs)和石墨烯(graphene nanosheets, GNSs )具有獨特的同質(zhì)性和良好的導電性, 近年來電極也被廣泛用于鋰空氣電池的空氣電極，過載突出表現(xiàn)為電 池容量的提升和循環(huán)的穩(wěn)定性。Chen等34利用浮動催化法將多壁 碳納米管互穿制備得到一種三維孔道結(jié)構的材料，并直接主要用于空 氣電極，在雙三氟甲基芳基亞胺鋰/三甘醇二甲醛(L1TFSA/G3)的 電解液體系、0. 5 A/g的電流密度下，容量可達34 600 mA h/g,若 限制在1 000 mA-h / g、0. 25 A / g,電池穩(wěn)定循環(huán)50圈后基本沒 有明顯的過電勢增加。另外，

17、近年采用N摻雜的CNTs (即N- CNTs)或是在CNTs中添加催化劑作為空氣電極的研究較多。N原 子的加入使得N最外層電子與碳兀鍵相結(jié)合，進而可修飾基體結(jié)構, 利于放電產(chǎn)物覆蓋在正極鋪開表面，有優(yōu)化孔在結(jié)構上持續(xù)提升和提 升電池容量的傾向35-36,催化劑則可在CNTs表面更好的充分利用催 化效應。Lim等37以Pt作催化劑制備CNTs/Pt電極，在2 A/g 的條件下可循環(huán)130圈，有效地提高了電池的循環(huán)性能，即使是完全 充放電測試也能循環(huán)100圈，是綜上所述迎頭趕上鋰空氣電池的一大 突破。GNSs的每個碳原子上均為sp2雜化，p軌道上的剩余電子可 形成大兀鍵，兀電子能自由移動，賦予GN

18、Ss良好的導電性38. 理想的單層GNSs具有超大的比表面積(2 630 m2/ g) 39,可提供 更多較大的反應場所，且其獨特的結(jié)構特征有利于氧氣的，促進02和Li+在正極微粒充分接觸。文獻40的研究表明，在相同測試參數(shù)下, GNSs鋰離子體系的放電容量可達8 705. 9 mA h/g,而BP-2021和 XC-72銖的放電比容量分別為1 909. 1和1 053. 8 mA - h/g.另外，GNSs還有較好的催化作用。圖2 ( c)和圖2(d)中，Co304/ GNSs為混合催化劑涂覆在碳基體上，GNSs的片 狀結(jié)構使得Co304納米膠體顆粒在碳基體上面很好地鋪展開，提供更 大面積的

19、催化活性區(qū)域，而不像圖2 ( a)和圖2 ( b)中的單 Co304催化劑很容易板結(jié)分散不開。在0. 2 mA/cni2,2. 54. 4 V 下，Co304/ GNSs電池在循環(huán)10圈后，電池的比容量、電壓基本沒 有發(fā)生變化，表現(xiàn)出有較好的穩(wěn)定性41.因此，GNSs確實具備一定 的優(yōu)越性，但和傳統(tǒng)碳材料相比，其成本較高。碳材料種類很多，結(jié)構不一，各種性能參數(shù)及在電池上的表 現(xiàn)差異較大。表1列出了本節(jié)主要涉及的碳空氣電極材料的最高比 容量，并簡要了描述其基本特征。【1】3. 2非碳多孔材料碳多孔材料是目前鋰空氣電池應用最廣泛的正極材料。然而, 直到文獻8報道采用LiN03/ DME電解液體系消

20、除充電過程中碳鋰離 子正極的鈍化之前，還沒有無CO2釋放的鋰空氣電池(正極為碳). Bruce團隊42在研究中發(fā)現(xiàn)，碳材料在充電電壓低于3. 5V時較穩(wěn) 定，而當電壓高于3. 5 V時，易被氧化生成Li2c03,并會促進電解 液(如TEGDME和DM-S0)的分解，對Li202形成或分解的可逆循 環(huán)性造成障礙，嚴重影響電池的電化學性能。所以，避開碳材料空氣 電容器，而采用非碳多孔空氣電極可減少副反應的發(fā)生。Bruce團隊 先是選用納米多孔金(nanoporous gold, NPG)，較大的比表面積和 合適的孔徑分布滿足鋰空氣電池空氣電極的最合適要求。以NPG為正 極，鋰片作負極，0. 1 m

21、ol/L LiC104/ DMSO為氧化鋅構建電池體系, 當電流密度為500 mA/g,循環(huán)100圈后，電池剩余容量還有95%10. 但XPG較高的投資額使電池的成本成倍增加，而且其質(zhì)量較大，打破 了鋰空氣電池輕便這一重要優(yōu)勢。因此，該團隊又以TiC替換NPG 電極，在0. 5 mol/L的LiC104/ DMSO電解液體系，1 A / cm2的電 流密度下循環(huán)100圈后，剩余容量仍達到98%,心理素質(zhì)出較好的穩(wěn) 定性和可行性43.近期,Zhao等性4首次采用Ti02納米管陣列覆 蓋在Ti泡沫上，并以Pt作亞胺制備電極，無任何碳材料和黏結(jié)劑 的添加。得益于Ti02在充放電過程中優(yōu)良的穩(wěn)定性，在

22、1 000mA-h / g、1 A / g的條件下，電池循環(huán)了 140圈，甚至在5 A/g的電流 密度下，也成功實現(xiàn)了 150次循環(huán)，值得人們關注。到目前為止，關于非碳正極的研究還不能廣泛，卻是一個很 好的研究方向。一方面，NPG、TiC和Ti02等自身具有保持良好催化 效應；另一方面，能避免碳材料作為電極的缺陷。若好的方法解決 碳正極的化學穩(wěn)定性，非碳正極將會很快鋰電被最廣泛采納。4正極催化劑現(xiàn)階段，鋰空氣電池的充電電壓高，循環(huán)壽命短、效率低， 阻礙其商業(yè)化生產(chǎn)。催化劑可改善充放電電化學過程的動力學行為， 提高放電電壓電子商務平臺，增加充電電壓平臺，延長電池壽命提升 電池循環(huán)效率。因此，國內(nèi)

23、外開展了眾多的研究，致力于設計和開發(fā) 合理的、應用在鋰空氣電池的空氣電極的催化劑。其主要包括分類及 進展如下。4. 1貴金屬類催化劑貴金屬如Au、Ag、Pt、Pd、Ir和Ru等常用作鋰空氣電池 常用的聚合反應，其中，采用Pt和Pd電源作催化劑的電池有最小 的過電荷，應用較為廣泛45.文獻46-47的研究表明，貴金屬在有 機電解液體系中可液體有效促進氧氣的電化學反應，且金屬對氧還原 和氧析出的催化能力差別較大。對于非水電解液中Li+可以參與的氧 還原反應，催化活性順序為Pd > Pt> RuAu >玻碳，但 由于Pt和Pd存在d軌道空穴，所以能夠最大敏感性程度地進行氧 還原，有

24、效不斷提高電池的放電電壓。Guo等48采用具自組裝能力 的蛋白質(zhì)纖維為模板制備納米Pt和Pd作為正極催化劑，電池的放 電平臺為2. 4 2. 5 V,充電平臺僅為3. r 4. 0 V,比純碳正極電 池的充電電壓低約0. 7 V.Ru、Au和Ag等或兩種貴金屬的兩種合金 鋰，在電池正極上上所的技術也表現(xiàn)出良好的催化效應49-51. Lu等 50采用PtAu納米合金作催化劑，電池在0ER過程中，充電電壓減 小最多有900 mV,而在0RR過程中，放電電壓增大了 150 300 mV, 效果明顯。4. 2金屬氧化物類催化劑漸進金屬氧化物氟催化劑包括Mn02、Fe203、Fe304、NiO、 CuO

25、和Co304等。其中，得到廣泛研究的是Mn02和Co304,其來源 廣，成本低，且對環(huán)境友好。In02主要有（。、8、丫和人）- Mn02幾種型號，a -Mn02型對電池性能的提升最為優(yōu)越。Cao等52在GNSs的基體上，得到以a-Mn02為催化劑的 電池，呈現(xiàn)出了 11 520 mA-h/g的高比容量（以GNS為基體計 算），當控制比容量為2 900mA-h / g時，循環(huán)25圈后電壓一直 保持趨于穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)過電勢增加的現(xiàn)象。同樣，在GNSs基體中, 添加了 Co304的電池優(yōu)異也表現(xiàn)出了良好的電化學性能53. Black 等54在LiPF6/TEGDME的電解液體系下，以生長在還原氧化

26、石墨烯 （reduced grapheneoxide, Co304/ RGO ）上的 Co304 為混合催化 劑，70%的KB多孔碳為基底，構成空氣電池，與純KB正極相比， Co304/ RGO電池的電池平臺為3. 5 3. 75 V,比KB降低了 0. 35 V,容量也增加了近2 500 mA - h / g,經(jīng)濟性得到明顯改善。4. 3復合氧化物類催化劑 除單金屬氧化物外，由兩種或兩種以上金屬元素組成的鈣鈦 礦型和燒綠石型復合氧化物也被用于空氣電極。鈣鈦礦型催化劑具陽 離子陣列的結(jié)構穩(wěn)定性，可容納滑動氧離子，且多空位，具有較高的 電子/離子電導率和催化活性。Xu等55首次利用加熱靜電紡絲技

27、術 可控合成了加熱多孔介觀鈣鈦礦氧化物作為鋰空氣電池催化劑（圖 3），這種多孔納米管狀結(jié)構不僅有利于增加催化劑的活性位點，同時 也可以合理調(diào)控空氣電極的孔道，有利反應物的傳質(zhì)。由于該催化劑 的加進，鋰空氣電池首次達至了比容量小于高于10 000 mA-h/g的 可逆循環(huán)，當控制比容量為1 000 mAh/g時，電池的循環(huán)壽命可降 到125次。近期，Kalubarme等56制備了一系列的LaNixCol- x03-6型催化劑，其中，LaXiO. 25CoO. 7503- 6以最大放電容量7 720 mA - h/g表現(xiàn)出優(yōu)越的催化效應。燒綠石結(jié)構的復合氧化物（A2B2060）由Oh等57成功合成

28、，此結(jié)構氧化物表現(xiàn)競技狀態(tài)出 較高的比容量（000 mA-h/g）及較好的容量持續(xù)保持率： 循環(huán)3次后，比容量依然能保持8 000 mAh/g以上，且其釋放氫的 較大活性也有較大提高。貴金屬、過渡金屬氧化物及復合氧化物催化 劑在鋰空氣電池的應用中各有利弊：貴金屬催化作用效應好，價格昂 貴；過渡時期金屬氧化物雖成本低，但該類催化劑催化活性的靈活性 穩(wěn)定性能還無法與貴金屬相媲美，若能開發(fā)一種該類的催化劑，成功 提升電池性能，并直接取代有色金屬催化劑，必將大大提高電池成本; 復合氧化物是一種新型催化劑，對電芯性能有明顯改善，發(fā)展空間廣 闊。到目前為止，還沒有一種催化劑能完美匹配鋰空氣電池，因此， 需

29、要更深入的探索。4. 4其他催化劑除上述催化劑外，聚合物、Li202和N修飾等也經(jīng)濟性可用 作催化劑提升電池電化學性能。電池反應2Li+ 02+ 2e微幡-Li202的理論電勢為2. 96 V, 而實際操作中電池的充、放電電位平臺通常在4. 3 V和2. 7 V左 右，過電勢異?，F(xiàn)象較為嚴重，尤其是電流居高不下的充電電壓。 Eduard等58利用聚合物聚（3, 4-乙烯二氧嚷吩）（poly （ 3, 4- ethylened-ioxythiophene) , PEDOT) 作為中介物，制備 PEDOT /Super P / PTFE電池正極。在富氧環(huán)境中，PEDOT具有穩(wěn)定的電化 學性質(zhì)和高的

30、電子導電率，且其氧化還原電位與鋰空氣電池電位相匹 配，因此可降159利用聚多巴胺與CNTs共溶制備聚多巴胺-CNTs電 極，并在TEGDME電解液評價體系中添加Lil作為輔助催化劑，利用 聚多巴胺修飾CNTs表面，將其由疏水性變?yōu)橛H水性，使電解液能更好 的潤濕正極，增大三相反應界面。Lil較好地改善了 OER和ORR的 動力學過程，溶解在有機溶劑中，輔助充電整個過程電極表面Li202 的分解，有效減緩電池的過電勢，并提高其能量運行效率60.圖4 氧化鋁為聚多巴胺對電解液濕潤電極表面的效應圖，附著在CNTs表面 上的聚多巴胺使CNTs表面易于被電解液浸漬，國土面積致使三相界 面區(qū)反應面積增大。采

31、用N摻入是修飾正極材料的常用手段，尤其 是在碳納米管類電極上的應用36, 61. Shui等62以N修飾的海藻 狀碳纖 維 (vertically aligned nitrogen-doped coral- likecarbon nanofiber, VA-NCCF)為空氣電極，首次報道了具超低過 電勢鋰空氣電池，充放電電壓平臺僅有0. 3 V之差，能量效率達 90%，且在1 000 mAh / g下也達到了 150次可逆循環(huán)(圖5). 此外，本課題組在正極KB基體材料中添加Li202,構建L1202/KB- LiTFSI /環(huán)丁颯電池體系，根據(jù)平衡反應穩(wěn)定原理促進逆反應過程進 而改善OER動力學過程，實驗證明，20% Li202的摻雜量下電化學本 年度性能當年度，在1 000 mA-h / g的比容量控制下所循環(huán)了 800 圈，平均能量效率達74. 74%63.鋰空氣電池具有超高的理論比能量, 其潛在開發(fā)價值高，應用前景廣闊。用于電動車充電一次，可行駛 500 km以上。近年，鋰空氣電池取得的所研究取得