في الكيمياء أن مركب أكسيد الليثيوم الفائق (فوق أكسيد الليثيوم) وفي الإنجليزية (Lithium superoxide) هو عبارة عن مركب غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية الآتية: (LiO2)، وقد تم عزله فقط في تجارب عزل المصفوفة عند درجة حرارة يتراوح مقدارها من 15 كلفن إلى 40 كلفن، ورنين الإلكترون المغزلي، والمطياف الطيفي للأشعة السينية، ومجموعة متنوعة من الأساليب النظرية.
فوق أكسيد الليثيوم
- تشير الدراسات التجريبية إلى أن جزيء أكسيد الليثيوم الفائق (LiO2) يحتوي على روابط أيونية عالية، ولقد تم الوصول إلى ثمانية عشر قيمة مختلفة باستخدام ستة أنواع من النظائر، حيث يشير هذا إلى أن ثابت القوة بين ذرتي الأكسجين يتوافق مع الثابت الموجود لأيون (O2−)، كما وتشير الدراسات إلى أنه لا يوجد سوى القليل من الطابع التساهمي في جزيء (LiO2).
- لقد تم تحديد طول رابطة (O-O) ليبلغ مقدارها 1.34 Å، وباستعمال تحسين بسيط للهيكل البلوري، لقد تم حساب رابطة (Li-O) بحوالي 2.10 Å، علما أن أكسيد الليثيوم الفائق شديد التفاعل بسبب الإلكترون الغريب الموجود في المدار الجزيئي (π *).
- لقد كان هناك عدد غير قليل من الدراسات المتعلقة بالمجموعات المكونة من جزيئات (LiO2)، ولقد تم العثور على أكثر ديمر شيوعًا ليكون أيزومر القفص، والآخر هو هيكل القميص الهرمي، وهناك بعض التفاعلات في بطارية ليثيوم-هواء، عندما يكون هناك اختزال إلكترون واحد أثناء التفريغ، فإنه يتكون فوق أكسيد الليثيوم.
معلومات عامة عن فوق أكسيد الليثيوم
- إن الاستعمال الأكثر انتشارا لمركب فوق أكسيد الليثيوم هو في بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن، حيث يعد مركب الليثيوم هذا عبارة عن مكونًا أساسي كمكون وسيط، وهو أيضا مجال يوجد فيه الكثير من البحث الذي يتعين القيام به، كما ويتوقع الباحثون الكثير من الطاقة الكامنة التي يمكن أن توفرها هذه البطاريات، كما ويقول البعض إنها من الممكن أن تتم مقارنتها بمحرك الاحتراق الداخلي.
- تدعي إحدى الدراسات أن الأكاسيد الفائقة القلوية تقوم بالتأثير على وظيفة معادن الألكيل في الغلاف الجوي أيضًا، علما أنه تتواجد الفلزات القلوية في العادة في طبقة الميزوسفير وتوجد الأكاسيد الفائقة أسفل هذا، حيث يتفاعل المعدن مع الأكسجين الزائد، وقليلا ما تكون الأكاسيد الفائقة مستقرة لأي كمية كبيرة من الوقت وذلك لأنها موجودة فقط على صورة حالات انتقالية، أما في يناير من عام 2016 ميلادي، لقد ادعى باحثون من مختبر أرغون الوطني بالولايات المتحدة أنه من الممكن أن تتم عملية تثبيت مركب (LiO2) البلوري في بطارية (Li-O2)، وذلك عن طريق استعمال كاثود مناسب يرتكز على الجرافين.
- يعتبر مركب فوق أكسيد الليثيوم (LiO2) وسيطًا مهمًا في بطاريات الليثيوم الهوائية، كما وأنه عبارة عن منصة تخزين طاقة من الجيل التالي، ويُعتقد أن ملامح التوصيل والاستقرار والتفاعل له تلعب دورًا مهمًا في قابلية تدوير بطاريات الليثيوم الهوائية، ولقد تم الأثبات بأن التغليف الفيزيائي لمركب (Li2O2) بجزيء نشط أكسدة مناسب قد يكون استراتيجية قابلة للتطبيق للوصول إلى (LiO2) وتثبيته في درجة حرارة الغرفة مع حماية المذيب والإلكتروليت في نفس الوقت من التفاعل الضار المشتق من (LiO2)، لا يعيق التغليف باستخدام وسيط الأكسدة والاختزال نقل الإلكترون البيني والليثيوم أيون ويوفر للباحثين نظامًا نموذجيًا يلخص شحن خلية هواء ليثيوم.
- على الرغم من أنه يُعتقد أن أكسيد الليثيوم الفائق (LiO2) هو وسيط رئيسي في بطاريات (Li-O2) مما يؤدي إلى تكوين بيروكسيد الليثيوم، إلا أنه لم تتم ملاحظته أبدًا في حالته النقية، وفي بعض الأعمال لقد تم تقديم دليلًا على أن استخدام الكاثود استنادًا إلى انخفاض أكسيد الجرافين مع جزيئات الأشعة تحت الحمراء النانوية في بطارية (Li-O2) ينتج عنه منتج تفريغ (LiO2) يتكون عن طريق نقل إلكترون واحد دون مزيد من نقل الإلكترون أو عدم التناسب لتشكيل (Li2O2).
- تشير أنماط حيود الأشعة السينية عالية الطاقة (HE-XRD) إلى وجود (LiO2) البلوري مع عدم وجود دليل على وجود (Li2O2 أو Li2O)، كما وتظهر دراسات (HEXRD) كدالة للوقت أيضًا أن (LiO2) من الممكن أن يكون مستقرًا في شكله البلوري بعد أسبوع واحد من الشيخوخة في وجود المنحل بالكهرباء، كما وتقدم النتائج دليلًا على أن (LiO2) مستقر بدرجة كافية بحيث يمكن شحنه وتفريغه بشكل متكرر بإمكانية شحن منخفضة جدًا (~ 3.2 فولت) وقد يفتح الطريق لبطارية تعتمد على أكسيد الليثيوم الفائق.
