Dissociation of (Li2O2)0,+on graphene and boron-doped graphene: insights from first-principles calculations

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作者
Binpeng Hou,Xueling Lei,Shuying Zhong,Baozhen Sun,Chuying Ouyang
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:22 (25): 14216-14224 被引量:12
标识
DOI:10.1039/d0cp02597f
摘要

Reducing charge overpotential is of great significance to enhance the efficiency and cyclability of Li-O2 batteries. Here, a dramatically reduced charge overpotential via boron-doped graphene as a catalytic substrate is successfully predicted. By first-principles calculations, from the perspective of reaction thermodynamics and kinetics, the results show that the electrochemical oxidation of the Li2O2+ cation is easier than the chemical oxidation of the neutral Li2O2 molecule, and the oxidation of (Li2O2)0,+ is facilitated by boron-doping in pristine graphene. More importantly, the results reveal the oxidation mechanism of (Li2O2)0,+: two-step dissociation with the LiO2 molecule as a reactive intermediate has advantages over one-step dissociation; the rate-determining step for the dissociation of (Li2O2+)G is the oxygen evolution process, while the lithium removal process is the rate-determining step for the dissociation of (Li2O20)G, (Li2O20)BG, and (Li2O2+)BG.

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