锂氧气电池能量利用率显著提升

　　中化新网讯 近日，中科学院上海硅酸盐研究所研究员张涛团队提出采用有机碘作为双功能可溶性催化剂，通过还原性乙基脱离以及随后的氧化过程在锂金属表面原位生成固体电解质界面膜(SEI膜)，可显著提高能量利用效率，改善电池循环性能。

　　SEI膜的组分是决定锂金属负极稳定性的关键因素。因此，需要合理控制有机—无机复合的SEI膜中的有机成分，以及研究SEI膜在与活性氧、多硫化物或氧化还原介质相互作用下的结构演变过程。锂氧气电池是现有锂金属电池体系中理论比容量最高的，研究SEI膜在氧化环境中的生长机制，获得高能量利用效率、长循环寿命的锂氧气电池，具有重要意义。

　　以合理调控锂氧气电池负极SEI膜有机组分，解决可溶性催化剂在锂氧气电池中发生穿梭效应导致能量利用效率降低这一核心问题为目标，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员张涛团队展开了上述研究。

　　研究团队发现，有机碘种类丰富，和有机基团结合的碘既能够以离子键形态存在，也能够以共价键形态存在。在该工作中，团队筛选出三乙基碘代硫作为双功能可溶性催化剂。三乙基碘代硫的有机阳离子TES+在锂金属表面通过还原乙基脱离生成二乙基硫醚(DES)，脱离的乙基自由基在氧气存在条件下演化为CH3CO2Li。DES和CH3CO2Li作为SEI膜的主要有机组分，表现出了良好的柔韧性，并且与锂金属具有极好的亲和性。由有机组分以及无机组分复合的SEI膜作为锂离子导体和电子绝缘体，不仅能够抑制可溶性催化剂的氧化态与锂金属反应，而且能够快速传导锂离子，显著抑制锂枝晶的生成，使得电池的能量利用效率和循环性能获得了显著提升。