Angew. Chem. ：用于高性能锂-氧气电池的PdCoPₓ纳米分支材料

锂氧电池（LOBs）高达3500 Wh/kg的理论能量密度，赋予了它驱动未来电动汽车的巨大潜力。然而，目前LOBs的研究仍然主要处于实验室阶段，稳定循环是其实际应用的主要障碍。放电产生的过氧化锂（Li₂O₂）扮演了关键负面角色：一方面，其固有的绝缘性和顽固的分解特性，导致了严重的充电极化（电压过高），加剧了电解液分解等副反应；另外，累积的Li₂O₂在电极内部呈现无序生长形态，极易堵塞关键的孔隙结构，阻碍氧气扩散和锂离子传输，最终致使电池容量迅速衰减。

寻求高效的阴极催化剂是解决方案之一，但现有的材料仍有局限：贵金属性能优异却成本高昂，难以普及；成本友好的过渡金属磷化物（TMPs），则受限于活性和耐久性的不足。亟需一种创新策略，在保证高性能的同时兼顾经济性，以解锁LOBs的应用前景。

近日，清华大学陈晨教授、深圳大学袁秋华教授以及北京科技大学陈昕团队开发了一种新颖的直接合成路线，一步制备出三维分支状PdCoP_x纳米催化剂。其中Pd原子高度分散于CoP_x基质中，形成大量原子级Pd–Co–P活性界面。并证明它们可以作为LOBs中高效的阴极催化剂。XAFS和XPS结果表明，PdCoP_x中Pd的主要键合模式是Pd−Co和Pd−P，这导致Pd原子向Co和P原子转移电子。这些配体效应显著提高了分支PdCoPx的氧还原反应（ORR）活性，在0.9 V时质量活性达到1.46 A mg_Pd⁻¹，分别是商业Pd（0.12 A mg_Pd⁻¹）和Pt/C（0.17 A mg_Pd⁻¹）的12.2倍和8.4倍。以PdCoP_x作为阴极材料组装的LOB具有非常低的总放电/充电过电位，仅为0.40 V，并且展现出超过240个循环的稳定性。进一步的DFT计算表明，二维Li₂O₂薄膜的形态依赖于Pd−Co−P位点。而Li₂O₂在Co₂P上的无序生长会导致产物厚度增加。相比之下，Pd−Co−P位点上的片状Li₂O₂产物在充电过程中更容易被还原，从而抑制沉积层的形成，促进了LOBs的稳定循环。这里开发的合成方法也可以扩展到其他高维贵金属-过渡金属磷化物结合界面材料的制备，以满足在各种新型能源器件中的潜在应用场景。

论文信息

Interface Engineering of Branched PdCoPx Nanostructures for High-Performance Lithium–Oxygen Batteries

Zhiyuan Xu, Yu Zhang, Hong Yu, Zewen Zhuang, Xingdong Wang, Jiaqi Zhang, Xin Tan, Chang Chen, Dr. Xin Chen, Prof. Qiuhua Yuan, Prof. Chen Chen

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202504924