研究目的
利用原位表面增强拉曼光谱探究痕量氧气辅助的非质子Li-CO2电池中碳酸锂的形成机制，旨在理解痕量氧气如何影响反应路径，并通过设计更优的电解液体系来提升电池性能。
研究成果
在高供体数（DN）溶剂如DMSO中，Li2CO3主要通过电化学溶液途径形成，其中过氧碳酸盐为关键中间体，微量O2作为准催化剂激活CO2并提高放电容量。在低供体数溶剂如CH3CN中，Li2CO3通过Li2O2与CO2的化学表面反应途径形成，微量O2作用较弱。溶剂的供体数（而非介电强度）决定了反应路径。这些发现表明，通过定制电解质和添加剂来优化反应路径，可减轻Li2CO3生成从而提升O2辅助金属-CO2电池性能。
研究不足
该研究仅限于特定溶剂（DMSO和CH3CN），可能无法推广至所有电解质体系。原位SERS技术可能存在灵敏度问题，且使用KO2的化学类比未必能完全复现电化学条件。微量O2作为准催化剂的作用尚未就容量提升进行量化分析。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用原位表面增强拉曼光谱（SERS）探究含微量O?的Li-CO?电池放电反应。通过对比不同给体数（DN）但介电强度相近的溶剂来分离DN效应，并设计K?O?与CO?的化学类比实验以辅助中间产物鉴定。
2：样本选择与数据来源：
电解液包含0.1 M LiClO?或TBAClO?溶于高DN的DMSO和低DN的CH?CN；使用纯Ar、O?、CO?及O?/CO?混合气体；电极采用粗糙金阴极。
3：1 M LiClO?或TBAClO?溶于高DN的DMSO和低DN的CH?CN；使用纯Ar、O?、CO?及O?/CO?混合气体；电极采用粗糙金阴极。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备含三电极体系循环伏安仪（CV）、原位SERS装置、原位质谱仪、非原位拉曼与FTIR光谱仪；材料包括四丁基高氯酸铵（TBAClO?）、高氯酸锂（LiClO?）、二甲基亚砜（DMSO）、乙腈（CH?CN）、超氧化钾（KO?）及气体（Ar、O?、CO?）。
4：实验流程与操作步骤：
在不同气体条件下采集CV曲线；恒流放电过程中进行原位SERS监测中间产物；化学类比实验中使KO?与CO?在溶剂中反应，通过质谱分析逸出气体，拉曼与FTIR分析固体产物。
5：数据分析方法：
解析拉曼与FTIR光谱以识别超氧根（O??）、过氧化锂（Li?O?）、过氧二碳酸盐（C?O?2?）和碳酸锂（Li?CO?）等中间产物的特征峰；质谱数据验证气体生成。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
Surface Enhanced Raman Spectroscopy
Used for in-situ monitoring of reaction intermediates during battery discharge.
-
Cyclic Voltammetry System
Used to collect CV curves under various gas conditions to study electrochemical reactions.
-
Mass Spectrometer
Used for operando analysis of gases evolved during chemical reactions.
-
Fourier Transform Infrared Spectrometer
Used for ex-situ analysis of solid reaction products to identify chemical species.
-
Gold Electrode
2 mm diameter rough gold cathode
Used as the working electrode in electrochemical experiments for SERS enhancement.
-
登录查看剩余3件设备及参数对照表
查看全部
