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非質(zhì)子鋰-氧電池 (LOBs) 可以提供極高的能量密度，但由于典型的表面或溶液形成的絕緣固體 Li2O2，其很難同時實現(xiàn)快速可逆性和大容量。調(diào)整 Li2O2 的結(jié)構(gòu)以在正極上創(chuàng)建大面積非晶層，預(yù)計將克服多重性能限制。

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

基于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宋禮、王昌達在國際期刊Advanced Functional Materials發(fā)表題為《Single-Atom Catalyst Induced Amorphous Li2O2 Layer Enduring Lithium–Oxygen Batteries with High Capacity》的研究論文。

圖2 Ni─NG SAC電極在LOBs中的電化學(xué)性能

在此，作者通過綠色點擊捕獲策略，將單原子分散的鎳錨定在氮摻雜石墨烯中，用作LOBs的正極催化劑（Ni─NG SAC）。由于正極原子活性位點的最大化暴露，定制了Li2O2的形成/分解機制，并獲得了大面積的Li2O2非晶薄膜。

圖3 Ni─NG SAC陰極上非晶Li2O2層的形成機制

通過理論計算和同步輻射研究，作者探索了Ni─NG SAC的結(jié)構(gòu)和功能。因此，豐富的 Ni─N4 位點增強了氧化還原動力學(xué)，并在 200 mA g?1的電流密度下，提供令人印象深刻的24248/17656 mAh g?1的放電/充電比容量，以及超過500次循環(huán)的長循環(huán)壽命。這項研究通過構(gòu)建獨特的單原子催化劑來優(yōu)化非晶放電Li2O2產(chǎn)物的形成，為實現(xiàn)具有長壽命的高容量LOBs提供了有益的見解。

文獻信息：Single-Atom Catalyst Induced Amorphous Li2O2 Layer Enduring Lithium–Oxygen Batteries with High Capacity., 2024.https://doi.org/10.1002/adfm.202410091