第一性原理研究硼掺杂氧化石墨烯对过氧化锂氧化反应的催化机理

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单位江西师范大学物理与通信电子学院;
来源物理学报
出版年2024
期号09
摘要
锂-氧电池由于高能量密度在后锂离子电池中脱颖而出,而放电产物过氧化锂缓慢的氧化反应降低了电池的循环性能.因此,提高过氧化锂氧化反应动能、降低充电过电位对于实现高能量密度的可逆锂-氧电池具有重要意义.本文通过第一性原理计算,对比研究了氧化石墨烯(GO)和硼掺杂氧化石墨烯(BGO)对过氧化锂小团簇(Li_2O_2)_2氧化反应的催化机理.结果表明,从(Li_2O_2)_2团簇转移到GO和BGO上的电荷分别为0.59 e和0.96 e,B掺杂提高了电荷转移.4电子反应过程表明,(Li_2O_2)_2团簇倾向于Li-O_2-Li分解路径,在GO和BGO上反应的速率决定步均是第三步去锂.在平衡电位下,GO和BGO的充电过电位分别是0.76 V和0.23 V,B掺杂大大降低了锂-氧电池充电过电位.机理分析表明B与O对(Li_2O_2)_2团簇起到了协同催化的作用.

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