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吉大徐吉靜EnSM: 局部表面等離子體共振增強了非質子鋰氧電池的動力學和產物選擇性

鋰氧（Li-O₂) 電池具有便攜式電子設備和電動汽車所需的潛力，但氧還原反應 (ORR) 和析氧反應 (OER) 過程緩慢的動力學阻礙了其實際應用。

在此，吉林大學徐吉靜教授等人報道了將銀納米粒子 (Ag NPs) 的局域表面等離子體共振 (LSPR) 引入鋰氧電池，它可以誘導等離子體熱和熱電子效應同時增強 ORR、OER的反應動力學。

此外，該方法還可以降低反應活化能，提高放電產物選擇性，減輕不利的副反應，大大提高Ag NPs的催化性能。

圖1. LSPR的特性和工作機制

此外，作者還計算了光化學轉化系數和兩種效應之比對催化活性的定量貢獻。值得注意的是，通過加速氧還原和析出反應，放電電壓顯著增加到3.2174 V，超過了2.96 V的熱力學極限，充電電壓降低到3.2487 V（過電位為 0.0331 V），導致 99% 的高往返效率。

該概念還可以擴展到其他類型的電池，例如鋅空氣電池，從而有助于開發先進的儲能系統。

圖2. 反應動力學和鋰氧電池的電化學性能

Localized surface plasmon resonance enhanced electrochemical kinetics and product selectivity in aprotic Li-O₂batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.004

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