鋰氧(Li-O₂)電池具有便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車所需的潛力，但其氧還原反應(yīng)(ORR)和析氧反應(yīng)(OER)緩慢的動(dòng)力學(xué)阻礙了實(shí)際實(shí)施。

吉林大學(xué)徐吉靜團(tuán)隊(duì)提出銀納米粒子(Ag NPs)的局域表面等離子體共振(LSPR)誘導(dǎo)等離子體熱和熱電子效應(yīng)可以同時(shí)增強(qiáng)ORR、OER的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，降低反應(yīng)活化能并提高放電產(chǎn)物選擇性和減輕不利的副反應(yīng)，從而大大提高了Ag NPs的催化性能。

一方面，等離子體熱效應(yīng)通過降低反應(yīng)勢(shì)壘、加速轉(zhuǎn)移來改善ORR、OER的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

另一方面，由LSPR誘導(dǎo)的納米粒子表面的高能電荷注入O₂的分子軌道以獲得O₂^δ-，然后與Li⁺結(jié)合形成LiO₂，經(jīng)過二次電子還原，最終生成Li₂O₂。在充電過程中，Li₂O₂被氧化釋放出O₂和Li⁺電壓低于空穴的平衡電壓。

此外，研究人員還計(jì)算了光化學(xué)轉(zhuǎn)化系數(shù)和兩種效應(yīng)之比對(duì)催化活性的定量貢獻(xiàn)。尤其，通過加速氧還原和析出反應(yīng)，放電電壓顯著提高到3.2174 V，超過了熱力學(xué)極限2.96 V，充電電壓降低到3.2487 V(過電位0.0331 V)，具有99%的能量轉(zhuǎn)換效率。

該概念可以擴(kuò)展到其他類型的電池，例如鋅空氣電池，從而有助于開發(fā)先進(jìn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

Localized Surface Plasmon Resonance Enhanced Electrochemical Kinetics and Product Selectivity in Aprotic Li-O₂ Batteries. Energy Storage Materials, 2021. DOI:10.1016/j.ensm.2021.08.004