日本研究所《Adv Sci》：互联多孔多孔石墨烯膜电极，用于高功率长周期锂氧电池

背景：锂氧电池（LOBs）面临能量-功率权衡的挑战，主要源于多孔正极中氧气传输迟缓和过氧化锂堵塞孔隙的问题。提高孔隙率虽能增强电解质可及性和过氧化锂储存能力，但会增加电解质需求，削弱电池整体能量密度。研究目的：通过理论模拟和实验设计，探索在不牺牲能量密度的前提下提升锂氧电池功率性能的策略，重点研究孔隙互联性对氧气传输的影响。结论：研究发现，相较于孔隙率本身，增强孔隙互联性以降低曲折度对氧气传输的影响更为显著。采用非溶剂诱导相分离法制备了具有高度互联巨孔网络的自支撑石墨烯基电极，该电极在稀释电解液条件下实现了高能量密度和长循环稳定性，例如在1.0 mA cm−2电流密度下能量密度超过2500 mAh g−1，并在高倍率下经受90次循环。这为实用化锂氧电池同时提升能量密度与功率性能提供了有效解决方案。