图片来源：加拿大滑铁卢大学

如图所示：锂氧电池中的四电子氧化还原过程在高温下通过双官能锂化氧化镍—熔盐复合阴极在高温下电催化以形成Li2 O。它在充电时产生氧气，库仑效率接近100%。

加拿大滑铁卢大学的化学家们成功解决了围绕锂氧电池的两个最具挑战性的问题，并在此过程中创造了一种库仑效率接近100%的工作电池。

本周发表在“Science”杂志上的这项研究成果，证明了锂氧电化学中的四电子转换是高度可逆的。该团队是第一个实现四电子转换的团队，它使得锂氧电池(又名为锂空气电池)的电子存储量增加了一倍。

加拿大固态能源材料研究主席兼该项目的资深作者Linda Nazar说：“基于热力学存在局限性。尽管如此，我们的工作已经解决了人们长期以来一直试图解决的锂氧电池所面临的基本难题。”

锂氧电池的高理论能量密度及其相对较轻的重量使它们成为可充电电池系统的圣杯。但长期以来，电池的化学性和稳定性使它们一直成为科学家们好奇的地方。

其中两个比较严重的问题涉及电池化学中间体(超氧化物，LiO2)和过氧化物产物(Li2O2)与多孔碳阴极反应，从内部降解电池。此外，超氧化物在该过程中消耗有机电解质，这极大地限制了电池的循环寿命。

Nazar和她的同事们将有机电解质转换为更稳定的无机熔盐，将多孔碳阴极转换为双功能金属氧化物催化剂。然后，通过在150℃下操作电池，他们发现体系形成了更稳定的Li2O产物，而不是Li2O2。这导致了锂氧电池的高度可逆性，库仑效率接近100%。

通过储存O2形成氧化锂(Li2O)来代替过氧化锂(Li2O2)，电池不仅保持了优异的充电特性，而且在系统中实现了最大的四电子转移，从而将理论储能提高了50%。

Nazar(他是滑铁卢大学化学系的研究教授)说：“通过更换电解质和电极主体并升高温度，我们证明该系统运行良好。”