48V50A车载充电机用高活性氧演变催化剂的作用有多大？

48V50A车载充电机充电锂-氧（Li-O2）电池由于具有超高的理论比容量（是现有锂电池的3到5倍），受到了广泛的关注。然而，其循环寿命较差（<100次循环），倍率性能不好（<1mAcm-2）而且能量效率低（65-70%），这些都限制了48V50A车载充电机充电锂氧蓄电池的发展。这些问题可归因于其氧化还原反应的滞后以及反应中间体，电解质和碳电极之间的化学不稳定性。Li2O2再充电需要提供巨大超电势（例如，碳上的超电势>1，000mV）。研发有效的Li2O2充电催化剂对于解决这些问题是至关重要的。

目前，已经报道了的固体催化剂如贵金属（Pt基，Ru基）或过渡金属氧化物（MnOx，CrOx和CoOx）可有效地降低析氧反应（OER）的超电势。催化剂在Li-O2电池中的催化机理，特别是OER催化机理，仍然是一个有争议的话题。如何通过对机理的研究合理的制备高活性OER催化剂仍然是一个亟待解决的问题。

本文通过引入TiO2抑制剂，设计并合成了一系列具有不同高表面能晶面比例的Cr2O3催化剂，并研究了高表面能晶面对Li-O2OER活性的作用。发现OER活性随着高表面能晶面面积的增加而增加。这表明Cr2O3的高表面能晶面对Li2O2表现出高的活性，这可归因于由于更多的未饱和配位原子与OER中间体（Li2-xO2）结合更强。值得注意的是，具有最高比例高表面能晶面TiCrOx复合材料显示出比现有技术贵金属Ru/VC高得多的Li-O2OER活性（在500mAg碳-1下为3.67VLi）：平均充电电压降低120mV以上，氧回收效率提高，副反应降低。研究表明，氧化物催化剂的表面能是控制Li-O2OER活性的关键材料属性，并为可再充电的Li-O2电池催化剂提供了有效的设计策略。

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