非质子型锂-氧（Li-O₂）电池以其超高的理论能量密度引起了人们的广泛关注。然而，在正极反应过程中缓慢且不受欢迎的电子转移导致这些电池的循环稳定性较低。

近日，河南大学赵勇教授，阿贡国家实验室陆俊研究员论证了在双正极结构电极设计中，正极反应（2Li⁺+O₂+2e ↔ 4Li₂O₂）的O₂传质和电子传递可以解耦的概念，其中电池由锂负极、隔膜、带有RM催化剂的电解液（DBBQ和TEMPO）、内正极、O₂阻挡层和外正极组成。

文章要点

1）O₂阻挡层的作用是阻止O₂质量传递到内正极，溶液介导的ORR过程和Li₂O₂成核/储存可以在外正极实现。同时，在RM催化剂的作用下，内正极可以实现稳定的电子转移。

2）这种结构确保了电池循环过程中正极、RM催化剂和Li₂O₂/O₂之间稳定和持续的电子转移，这为低过电位下的Li₂O₂反应提供了持续的驱动力，从而防止了副反应。值得注意的是，与单阴极电池相比，它在0.2和5 mAh cm^-2容量下的循环寿命分别提高了4倍和10倍以上，稳定运行约2个月，这是目前含RM催化剂的Li-O₂电池中的最高值。

这项工作为非质子型Li-O₂和Li-Air电池的基础开发和实际应用打开了大门，对提高其他转换型化学金属充电电池(如Li-CO₂和Li-有机正极)的工作稳定性具有关键价值。

参考文献

Han et al., Decoupling mass transport and electron transfer by a double-cathode structure of a Li-O₂ battery with high cyclic stability, Joule (2022)

DOI：10.1016/j.joule.2022.01.003

https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.01.003