锂空气电池（LAB）是最有发展前途的下一代电池技术之一。由于Li₂O₂的沉积限制了放电容量，是LAB高充电过电位的根源，因此研究LAB正极放电产物Li₂O₂的结构和性能，以及阐明Li₂O₂的生长机理具有重要意义。然而，目前很难对由无序小颗粒组成的Li₂O₂的结构和性质进行有效表征。

近日，日本国立材料科学研究所Kohei Uosaki报道了成功地在单层石墨烯覆盖的金电极上电化学生长了超长（∼80 μm）、高度各向异性、结晶的Li₂O₂纳米线（NWs）（平均直径22 nm）。并通过X射线衍射、扫描电镜、电子衍射和拉曼光谱等对其进行了表征。

文章要点

1）超长、高结晶的六方晶Li₂O₂ NWs在被单层石墨烯（SLG/Au）覆盖的金电极上沿c轴上生长，同时，50 μAcm^-2电流密度下， 在O₂饱和的1 mol L^-1双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI）二甲氧基乙烷（DME）溶液中进行放电，结果显示，其具有1.3 mAh cm^-2的超大容量，这是裸金电极放电容量的2500倍（仅0.5 μAh cm^-2）。

2）研究人员利用Li₂O₂ NWs的独特结构，通过测量放电后¹⁸O−¹⁸O和¹⁶O−¹⁶O沿NW生长方向的位置相关拉曼强度，阐明了Li₂O₂ NWs的生长机理。结果表明，Li₂O₂ NWs的生长是在NWs的底部（即Li₂O₂/电极界面）进行，而不是在NW的顶部（即溶液/Li₂O₂界面）。

研究结果表明，即使Li₂O₂是电绝缘的，通过控制Li₂O₂的生长方式也可以实现超高容量，这对于设计高效的LAB具有重要意义。

Kentaro Tomita, et al, Electrochemical Growth of Very Long (∼80 μm) Crystalline Li₂O₂ Nanowires on Single-Layer Graphene Covered Gold and Their Growth Mechanism, J. Am. Chem. Soc, 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c05392

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c05392