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非質子鋰-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，其很難同時實現快速可逆性和大容量。

調整 Li₂O₂ 的結構以在正極上創建大面積非晶層，預計將克服多重性能限制。

圖1 結構設計示意圖

基于此，中國科學技術大學宋禮、王昌達在國際期刊Advanced Functional Materials發表題為《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的結構和功能。因此，豐富的 Ni─N₄ 位點增強了氧化還原動力學，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次循環的長循環壽命。

這項研究通過構建獨特的單原子催化劑來優化非晶放電Li₂O₂產物的形成，為實現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.

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