6月20日，由中国化学与物理电源行业协会主办的第十一届“中国国际电池技术交流会”在深圳会展中心开幕。本次交流会以“动力电池和储能电池”为主题，重点关注了电池应用领域。全球50多位电池业界顶级专家亮相交流会并发表了主题演讲，来自50多个国家和地区的800多名行业专家、学者和企业家与会。来自美国麻省大学的Deyang Qu先生在CIBF2014中国国际电池技术交流会上发表主题演讲。以下为演讲内容：
Deyang Qu：大家早上好，我要讲的是锂离子电池以后的高性能电池，锂空气电池放电过程中超氧化物自由基的清除。我们讨论锂氧电子，原因是它的容量比较大，由于最后反应的产物是超氧，但实际上氧只反应了一个电子，因此锂氧电池的重量随着放电过程不断增加。如何把锂氧里面更多的电子释放出来呢？首先这个系统应该比较稳定，使超氧不会跟系统发生反应。其次，要把氧里面的电子素最大限度利用起来，使它的能量增高。第一，众所周知氧发生产物是超氧根，但还没人能完全证实氧还原产物产生的就是超氧根，所以我们运用了EPR模型来证明。这是我们使用的电极，在一个对电极中间放一个参比电极，氧气充进去后将它放在EPR的空腔里面进行现场的测试。到4800秒我们会看到它的峰值变化很快，这是还原反应。然后再充回去，充到1000秒的时候可以看到数值降低了，然后再进行还原反应，1400秒以后自由基的峰又开始升高。如何解决氧的自由基和溶剂反应的问题？我们发现，自由基和溶剂的反应在实际条件下不单独的反应，其中还存在别的反应。比如氧还原反应。自由基和溶剂的反应有几种可能性。第一，可以和PC氧发生化学反应；第二，自由基可能产生岐化反应，就会产生氧和过氧根。另外，超氧根还可以继续得到一个电子，变成过氧根。但事实上这个反应的电位很低，因此这个反应实际上在电池能够工作的电位里是不起作用的。因此，焦点主要集中在怎样能够加快过氧根的歧化反应上。
实验过程中规，我们认为既然这个反应可以使过氧根非常稳定，因此膨化物成为催化过氧自由基发生歧化反应的催化剂。当把膨化物放到过氧化钾里面是我们注意到，因为超氧根的自由基在溶剂里非常稳定，当加入了GCMS的膨化物之后，立刻就可以检测到很强的氧析出，由此可以证明膨化物是实现催化超氧根歧化反应的催化剂。现在面临的问题是：和溶剂的反应以及歧化反应哪个更快一些。因此，我们就考虑到比较一下超氧根和PC之间的反应速度。实验时，我们将1:1的PC和超氧根混合，可见超氧根的峰值在不断降低，且降低速度很快。这说明超氧根很快就和PC发生了反应。之后再把膨化物加进去观察实验结果。实验数据表明膨化物对于超氧根的歧化反应具有一定的效应。因此，我们可以用膨化剂分解超氧根，以避免超氧根发生化学反应。
在电化学实验中，在PC里面，循环速度很高时，超氧根非常稳定；当循环速度降低时。如果循环速度很快，有一部分超氧根会发生反应，但反应速度并不快，还有剩余的超氧根会被氧化。但当循环速度降低时，就给了超氧根一定的时间，因此当扫描速度足够低，超氧根也就所剩无几，也无法观测到氧化峰了。如果加膨化物，就会发现有一个非常对称的氧还原峰且还原很强，这说明超氧根加进去以后就立刻被歧化掉了。 这说明催化歧化反应的动力学要比超氧根快得多，因此在很大程度上可以降低超氧根和溶剂发生反应。
另外，我们希望更多地使用氧还原里的电子数，因为只用一个电子的话实际倍率降低了一倍，而容量也降低了一倍。因此如果增加膨化物，则还原反应峰能增加一倍。但是，由于歧化反应速度很快，最后产物是氧分子，这说明事实上反应中已经产生了钾氧电子，也说明产生了歧化反应，并产生了氧气，最后又进行了还原。因此，加上膨化物之后可以使氧还原电子数提高2倍。我们对反应前后的膨化物在电解剂里的剂量进行分析就会发现，在反应前后膨化物的剂量和构完全没有变化，说明它是催化剂，而非还原产物。
谢谢大家。
