Sustainable Redox Mediation for Lithium-Oxygen Battery By Using Protected Lithium Anode
Notice bibliographique
Résumé
Because of the growing needs for secondary batteries with greater energy density in various applications including electric vehicle, rechargeable non-aqueous lithium–oxygen (Li-O2) battery is receiving a great attention owing to its high theoretical energy density of 3505 Wh kg-1 which far exceeds that of conventional lithium ion battery (LIB) [1, 2]. However, due to the insulating nature of main discharge product, lithium peroxide (Li2O2) the oxygen-evolving reaction (OER) during charge requires a much higher overpotential, which is the one of the main challenges to practical applications [2, 3]. Incomplete decomposition of Li2O2 at the cathode causes excessive accumulation of solid discharge products on cathode surface during cycling, resulting in cell failure by pore clogging. As a consequence, Li-O2batteries usually present poor round-trip efficiencies and severe capacity decays. To alleviate this problem, redox mediators (RMs) as soluble and mobile catalyst in aprotic media, have been intensively studied to address the overvoltage problem [3, 4]. In spite of such a smart strategy, self-discharge of redox mediator is inevitable in current battery configurations due to its chemical reduction at Li metal anode, as shown in Figure 1. In this presentation, we suggest a synergic combination of soluble redox mediator and protected Li metal electrode for preventing the self-discharge of redox mediator and realize the concept by exploiting a redox mediator of 2,2,6,6,-tegramethylpiperidinyl-1-oxyl (TEMPO) and a composite protective layer (CPL) of Al2O3/PVdF-HFP composite. First, from the electrochemical characterization in conjunction with SEM and XPS analyses, the effectiveness of the highly reversible TEMPO/TEMPO+ redox couple as a RM was verified. More importantly, this presentation provides a detrimental effect of TEMPO on the interfacial stability of Li metal electrode by monitoring the battery cycling under Ar atmosphere, and thus, the necessity of Li metal anode protection was suggested in terms of the reversibility of RMs in the non-aqueous media. The CPL coated on Li metal electrode could suppress the reaction of TEMPO at Li metal electrode and maintain the redox mediated Li2O2 oxidation over repeated cycles, opening a new possibility for a robust use of RM for Li-O2batteries. Figure 1. Schematic illustration of (a) the self-discharge of redox mediator in Li-O2 battery and (b) the CPL-coated Li electrode which prevent the reaction between redox mediator and Li metal electrode. References [1] P. G. Bruce, S. A. Freunberger, L. J. Hardwick, J.-M. Tarascon Nat. Mater. 2012, 11, 19-29. [2] G. Girishkumar, B. McCloskey, A. C. Luntz, S. Swanson, W. Wilcke J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2193-2203. [3] Y. Chen, S. A. Freunberger, Z. Peng, O. Fontaine, P. G. Bruce Nature Chem. 2013, 5, 489-494. [4] B. J. Bergner, A. Schürmann, K. Peppler, A. Garsuch, J. Janek J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15054-15064. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».