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锂/空气电池研究新进展:过锂化氧存在下碳酸丙烯酯化学稳定性的计算研究。

A new piece in the puzzle of lithium/air batteries: computational study on the chemical stability of propylene carbonate in the presence of lithium peroxide.

机构信息

IBM Research-Zurich, Säumerstrasse 4, 8803 Rüschlikon, Switzerland.

出版信息

Chemistry. 2012 Mar 19;18(12):3510-20. doi: 10.1002/chem.201103057. Epub 2012 Feb 22.

DOI:10.1002/chem.201103057
PMID:22354790
Abstract

The electrolyte role in non-aqueous lithium/air batteries is attracting a lot of attention in several research groups, because of its fundamental importance in producing the appropriate reversible electrochemical reduction. While recent published works identify the lithium superoxide as the main degrading agent for propylene carbonate (PC), there is no clear experimental evidence that the oxygen at the cathode interface layer does not reduce further to peroxide before reacting with PC. Here, we investigate the reactivity of lithium peroxide versus propylene carbonate and find that Li(2)O(2) irreversibly decomposes the carbonate solvent, leading to alkyl carbonates. We also show that, compared with a single Li(2)O(2) unit in PC, a crystalline surface of Li(2)O(2) exhibits an enhanced reactivity. Our findings support the possibility that in lithium/air cells, oxygen may still be reduced to peroxide, with the formation of solid Li(2)O(2), which degrades by decomposing PC.

摘要

电解质在非水锂/空气电池中的作用引起了多个研究小组的关注,因为它在产生适当的可逆电化学还原方面具有重要意义。虽然最近发表的研究工作确定了氧化锂超氧化物是碳酸丙烯酯(PC)的主要降解剂,但没有明确的实验证据表明,在与 PC 反应之前,阴极界面层中的氧不会进一步还原为过氧化物。在这里,我们研究了过氧化锂与碳酸丙烯酯的反应性,发现 Li(2)O(2)会不可逆转地分解碳酸盐溶剂,导致生成烷基碳酸盐。我们还表明,与 PC 中的单个 Li(2)O(2)单元相比,Li(2)O(2)的晶状表面表现出增强的反应性。我们的发现支持了这样一种可能性,即在锂/空气电池中,氧气可能仍然会被还原为过氧化物,形成固体 Li(2)O(2),其通过分解 PC 而降解。

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引用本文的文献

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