伊利诺亚理工学院的Mohammad Asadi教授和阿贡国家实验室Larry A. Curtiss教授通过在基于Li10GeP2S12纳米颗粒嵌入改性聚氧化乙烯聚合物基体的复合聚合物电解质中，发现了Li2O是室温固态锂-空气电池的主要产物。该电池可循环充电1000次，极化间隙小，可高速运行。四电子反应是由混合离子-电子-导电的放电产物及其与空气的界面促成的。这一发现为在室温下实现锂基化学提供了新的设计机会，而且电池的能量密度远远高于目前锂离子技术所能提供的。相关成果以“A room temperature rechargeable Li2O-based lithium-air battery enabled by a solid electrolyte”为题发表在《Science》上。

本工作中使用的固态电解质（SSE）是使用硅烷偶联剂mPEO-TMS合成的，与PEO-LiTFSI基质中的Li 10GeP 2S 12（LGPS）纳米颗粒进行化学键合。作者使用mPEO-TMS是因为以下三个原因：（1）与PEO相比，其分子结构相似，避免了它们之间的任何相分离；（2）与PEO相比，在一定的分子量范围内，其Li +转移数更高；（3）其-OCH3终止，改善了电化学稳定性窗口和合成的SSE的Li阳极稳定性。

结果表明，锂空气电池中的SSE可以使室温、可逆、四电子的Li2O反应在1000次循环中以低极化间隙的速度在空气中运行。作者还通过进行深度放电-充电实验来研究这种固态锂空气电池的潜力，这种固态锂-空气电池单元可以工作到~10.4 mAh/cm2的容量，产生~685 Wh/kg电池的比能量。此外，该电池在空气中运行良好，没有任何有害影响。因此，基于SSEs的锂-空气电池架构可以被构建，它有利于四电子Li 2O反应，并提供

一个真正的机会来获得大于1千瓦时/千克的预计比能量，这超出了传统锂离子技术。

点击查看文章详细内容:https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abq1347

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