Toward Practical Photo‐Assisted Li‐O 2 Batteries: a Four‐Electron Pathway Enabled by Ru‐Doped β‐MnO 2

材料科学 氧化还原 兴奋剂 动力学 电池(电) 电子 纳米技术 化学工程 光电子学 热力学 量子力学 物理 工程类 功率(物理) 冶金
作者
Guofan Wang,Xu Hu,Jue Wang,Yuxuan Wang,Yaying Dou,Meng Guo,Qinming Zhang,Jiale Han,Zhaojun Xie,Zhen Zhou
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (34): e2507891-e2507891 被引量:11
标识
DOI:10.1002/adma.202507891
摘要

Abstract Photo‐assisted Li‐O 2 batteries, which utilize solar energy to reduce overpotentials, have attracted significant interest. However, challenges such as sluggish redox kinetics, limited photogenerated carrier availability, excessive byproduct formation, and oxygen evolution constraints persist. This study integrates computational and experimental approaches to demonstrate that Ru doping at interstitial sites in β‐MnO 2 induces lattice expansion, introduces additional reactive sites, enhances light absorption, and accelerates redox reaction kinetics. Under simulated conditions (57% relative humidity), the battery achieves an impressive 98.4% round‐trip efficiency, excellent high‐rate performance, and exceptional cycling stability over 720 h with reversible four‐electron conversion to LiOH. Furthermore, stable operation under real atmospheric conditions marks the first demonstration of a photo‐assisted Li‐O 2 battery based on a four‐electron process. These findings provide new insights into advancing the practical implementation of Li‐O 2 batteries for efficient energy storage applications.
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