Rationalisation de l'effet des vacants d'oxygène sur l'électrocatalyse de l'oxygène dans les batteries Li–O2

Résumé Bien que l'efficacité des vacants d'oxygène de surface dans l'amélioration des réactions redox de l'oxygène dans les batteries Li–O2 soit reconnue, la raison sous-jacente de cette amélioration reste ambiguë. Ici, la concentration de vacants d'oxygène dans le spinelle NiCo2O4 est d'abord régulée via le sputtering par magnétron et sa relation avec l'activité catalytique est étudiée de manière exhaustive dans les batteries Li–O2, sur la base d'expériences et de calculs de la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT). L'effet positif des vacants d'oxygène provient de l'augmentation des orbitales antibondées par rapport au niveau de Fermi (Ef), qui fournit un état électronique supplémentaire autour de Ef, renforçant finalement l'adsorption de l'oxygène et le transfert de charge pendant les réactions redox de l'oxygène. Cependant, avec des vacants d'oxygène excessifs, un effet négatif apparaît car les ions métalliques sont principalement réduits à des valences faibles selon le principe de neutralité électrique, ce qui déstabilise non seulement la structure cristalline mais affaiblit également la capacité de capturer des électrons de l'orbitale antibondée de Li2O2, entraînant une faible activité catalytique pour la réaction d'évolution de l'oxygène (OER).