阴极孔隙率对锂空气电池氧还原反应的影响
化学物理
2024-04-02 v1 材料科学
摘要
本文研究了锂空气电池中实用空气阴极上氧还原反应 (ORR) 的动力学，该阴极通常由带有或不带有负载催化剂的多孔碳组成。利用循环伏安法 (CV) 和旋转环盘电极 (RRDE) 技术，在氧饱和的 0.1M 双三氟甲磺酰亚胺锂 (LiTFSI) 乙二醇二甲醚 (DME) 溶液中，研究了多孔碳电极上氧还原反应 (ORR) 的机理与动力学。发现氧还原和析出反应发生的电位与在光滑平面玻璃碳 (GC) 电极上观察到的相似。孔隙率的影响及由此导致的表面积增加，明显体现在中间体到达环所需的瞬态时间增加，以及分别记录到的（与光滑平面 GC 相比）大得多的盘电流上。使用我们先前开发的动力学模型分析了 RRDE 数据，并计算了基元反应的速率常数。发现电化学反应的速率常数在量级上与为光滑 GC 盘计算的速率常数相似。发现电极的孔隙率降低了中间体和产物的脱附速率，并通过将其从电解液本体中的 Fickian 机制转变为膜孔中的 Knudsen 机制，延迟了它们的扩散。因此，结果表明电极孔隙率对 ORR 动力学的影响是物理的而非电化学的。
引用
@article{arxiv.2404.00787,
title = {Effect of cathode porosity on the Lithium air cell oxygen reduction reaction},
author = {Jeongwook Seo and Shrihari Sankarasubramanian and Nikhilendra Singh and Fuminori Mizuno and Kensuke Takechi and Jai Prakash},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.00787},
year = {2024}
}