固态锂-氧电池（SSLOBs）因其高能量密度和优异的安全性而备受关注。然而，其迟缓动力学严重阻碍了它们的实际应用。尽管人们正在努力设计高效的催化剂，但气固界面上高效的氧气反应释放和固态电极中的快速传输路径仍然具有挑战性。在锂过渡金属氧化物材料中，Li-Ru-O表现出较高的离子传导动力学。与RuO₂相比，Li-Ru-O(如Li₂RuO₃)的(脱)嵌入电势窗口几乎与SSLOB的工作电压重叠，这有利于离子传导路径的优化。遗憾的是，其动力学性能仍然不如传统的固体电解质，限制了高效固态正极（SSCs）的发展。与结构良好的晶体相比，非晶态材料由于其独特的局部环境，如随机的锂位置和扩散通道，可能有助于离子动力学，但很少有报道。

近日，哈工大王家钧教授，Fanpeng Kong展示了一种新型的Li-Ru-O复合材料的一体化电催化设计，通过调整晶体结构来为固态氧电解创造一个平衡的气固微环境。

文章要点

1）通过低温一步热处理制备了具有明显增强电子-离子导电动力学的Li-Ru-O复合材料，其长程结构无序，原子配位无序。同时，理论计算表明，Li-Ru-O复合材料通过多维扩散通道表现出增强的锂离子和电子传导动力学。

2）采用Li-Ru-O复合材料的SSLOBs具有优异的放电容量（15,219 mAh g⁻¹,100 mA g⁻¹）和低的放电/充电极化过电位(1.2 V)，这得益于加速了LiO₂在放电过程中的电化学转化，以及Li₂O₂在放氧过程中的分解。

这项工作为固体电池的高效气-固电催化提供了基本的电极设计范例。

参考文献

Xue Sun, et al, Tailoring electronic-ionic local environment for solid-state Li-O₂ battery by engineering crystal structure, Sun et al., Sci. Adv. 8, eabq6261 (2022)

DOI: 10.1126/sciadv.abq6261

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq6261