6月20日，由中國化學與物理電源行業協會主辦的第十一屆「中國國際電池技術交流會」在深圳會展中心開幕。本次交流會以「動力電池和儲能電池」為主題，重點關注了電池應用領域。全球50多位電池業界頂級專家亮相交流會並發表了主題演講，來自50多個國家和地區的800多名行業專家、學者和企業家與會。來自美國麻省大學的Deyang Qu先生在CIBF2014中國國際電池技術交流會上發表主題演講。以下為演講內容：
Deyang Qu：
大家早上好，我要講的是鋰離子電池以後的高性能電池，鋰空氣電池放電過程中超氧化物自由基的清除。我們討論鋰氧電子，原因是它的容量比較大，由於最後反應的產物是超氧，但實際上氧只反應了一個電子，因此鋰氧電池的重量隨著放電過程不斷增加。如何把鋰氧裡面更多的電子釋放出來呢？首先這個系統應該比較穩定，使超氧不會跟系統發生反應。其次，要把氧裡面的電子素最大限度利用起來，使它的能量增高。第一，眾所周知氧發生產物是超氧根，但還沒人能完全證實氧還原產物產生的就是超氧根，所以我們運用了EPR模型來證明。這是我們使用的電極，在一個對電極中間放一個參比電極，氧氣充進去後將它放在EPR的空腔裡面進行現場的測試。到4800秒我們會看到它的峰值變化很快，這是還原反應。然後再充回去，充到1000秒的時候可以看到數值降低了，然後再進行還原反應，1400秒以後自由基的峰又開始升高。如何解決氧的自由基和溶劑反應的問題？我們發現，自由基和溶劑的反應在實際條件下不單獨的反應，其中還存在別的反應。比如氧還原反應。自由基和溶劑的反應有幾種可能性。第一，可以和PC氧發生化學反應；第二，自由基可能產生岐化反應，就會產生氧和過氧根。另外，超氧根還可以繼續得到一個電子，變成過氧根。但事實上這個反應的電位很低，因此這個反應實際上在電池能夠工作的電位裡是不起作用的。因此，焦點主要集中在怎樣能夠加快過氧根的歧化反應上。
實驗過程中規，我們認為既然這個反應可以使過氧根非常穩定，因此膨化物成為催化過氧自由基發生歧化反應的催化劑。當把膨化物放到過氧化鉀裡面是我們注意到，因為超氧根的自由基在溶劑裡非常穩定，當加入了GCMS的膨化物之後，立刻就可以檢測到很強的氧析出，由此可以證明膨化物是實現催化超氧根歧化反應的催化劑。現在面臨的問題是：和溶劑的反應以及歧化反應哪個更快一些。因此，我們就考慮到比較一下超氧根和PC之間的反應速度。實驗時，我們將1:1的PC和超氧根混合，可見超氧根的峰值在不斷降低，且降低速度很快。這說明超氧根很快就和PC發生了反應。之後再把膨化物加進去觀察實驗結果。實驗數據表明膨化物對於超氧根的歧化反應具有一定的效應。因此，我們可以用膨化劑分解超氧根，以避免超氧根發生化學反應。
在電化學實驗中，在PC裡面，循環速度很高時，超氧根非常穩定；當循環速度降低時。如果循環速度很快，有一部分超氧根會發生反應，但反應速度並不快，還有剩餘的超氧根會被氧化。但當循環速度降低時，就給了超氧根一定的時間，因此當掃描速度足夠低，超氧根也就所剩無幾，也無法觀測到氧化峰了。如果加膨化物，就會發現有一個非常對稱的氧還原峰且還原很強，這說明超氧根加進去以後就立刻被歧化掉了。這說明催化歧化反應的動力學要比超氧根快得多，因此在很大程度上可以降低超氧根和溶劑發生反應。
另外，我們希望更多地使用氧還原裡的電子數，因為只用一個電子的話實際倍率降低了一倍，而容量也降低了一倍。因此如果增加膨化物，則還原反應峰能增加一倍。但是，由於歧化反應速度很快，最後產物是氧分子，這說明事實上反應中已經產生了鉀氧電子，也說明產生了歧化反應，並產生了氧氣，最後又進行了還原。因此，加上膨化物之後可以使氧還原電子數提高2倍。我們對反應前後的膨化物在電解劑裡的劑量進行分析就會發現，在反應前後膨化物的劑量和構完全沒有變化，說明它是催化劑，而非還原產物。
謝謝大家。