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锂离子-空气电池（Li−air）以其高的能量密度在后锂离子电池中脱颖而出，在过去的几年里得到了快速的发展。关于Li-air电池在充电和充电过程中产生和分解的产物放电的基本机理，产品的可逆性密切影响电池的性能。随着主流放电产品过氧化锂的兴起，在电解液的筛选、高效阴极的构建、负极的优化等方面都取得了很大的进展。然而，有限的进步是远远不够的。在这种情况下，其他放电产品的研究应运而生，包括氢氧化锂、超氧化物锂、氧化锂和碳酸锂，并为Li−空气电池技术带来突破。
为了加深对电池中放电产物的电化学反应和转化的了解，中科院长春应化所张新波研究员，香港理工大学Meng Ni系统地综述了各种放电产物的最新进展，主要集中在电池的生长和分解机理以及决定因素上。此外，还对Li−空气电池放电产品的基本发展和未来的应用进行了展望。
文章要点
1）放电产物在ORR和OER过程中的形成和分解直接决定了电池的性能。放电产物受多种因素的综合影响，如试验气氛、环境温度/湿度、电解液种类和阴极催化剂，这些因素会影响放电产物的组成及其生长途径、形貌和结晶度。
2）Li2O2是非质子Li-空气电池中最常见的放电产物，由于其在纯氧气氛中具有良好的稳定性，但其较差的导电性使得报道的Li2O2基电池的性能仍与理论值相去甚远。此外，当电池在空气中长期运行时，Li2O2很容易与H2O和CO2反应生成LiOH和Li2CO3。
3）LiOH和Li2CO3会逐渐积累在正极侧，从而降低Li−空气电池的电化学行为和寿命。尽管基于LiOH的Li−空气电池性能优异，但仅获得LiOH作为放电产物具有挑战性，其生长/分解机理仍需进一步探索。Li2CO3具有较高的稳定性，较难分解，需要高效催化剂，特别是在纯CO2气氛中循环使用。
4）LiO2和Li2O已被证明是可逆的，但只能在某些特定情况下稳定；目前基于这些产品的电池研究还较少，但它们可以满足特殊场合的应用，因此具有实际应用的潜力。
5）令人鼓舞的是，研究人员在促进放电产品的可逆性方面做出了大量研究，对Li−空气电池已有了基本的了解，明确了未来的方向。虽然Li−空气电池产业化的道路充满挑战，但仍然可以通过不懈的努力达到目标。在这一进程中，必须解决许多至关重要的问题。
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参考文献
Tong Liu, et al, Reversible Discharge Products in Li−air Batteries, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202208925
https://doi.org/10.1002/adma.202208925
原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR