我校环境与化学工程学院宋世栋教授与美国西北太平洋国家实验室（PNNL）合作在锂空气电池氧电极及锂氧反应机理方面取得重要研究进展，其相关工作连续发表在Nano Letters（IF: 13.779），Nano Energy（IF: 11.553）和Nature Nanotechnology（IF: 35.267）期刊上，其中Nano Energy的论文被推选为封面候选文章之一。

最近几年，随着电动汽车风靡全球，其核心的电池关键技术在各国受到了前所未有的关注和支持，涌现出越来越多的创新技术。锂离子电池是目前普遍应用于电动车的动力电源，经过多年努力，其能量密度已接近其理论值，但仍无法满足电动车的续航要求。近年来，对锂空气电池、锂硫电池等下一代锂电池技术的研究已进入到白热化的状态。锂空气电池拥有极高的理论比能量，是锂离子电池的3~5倍。锂空气电池负极使用金属锂，正极使用空气中的氧气，可以最大限度地提高电池的比容量，降低电池的重量和体积。其示意图如图一所示。然而锂空气电池实现商业化还需要克服一系列难题，其中碳材料氧电极的稳定性低和锂氧反应机理模糊不清一直阻碍着该类型电池的快速发展。

锂空气电池充放电反应示意图  

使用碳化硼氧电极的锂空气电池工作原理图  

宋世栋教授与PNNL合作，首次将碳化硼（B₄C）单独作为氧电极材料应用于锂空气电池中，实现了250次（1600小时）的充放电循环，是碳纳米管氧电极寿命的2倍以上，其示意图如图二所示。该成果为锂空气电池稳定材料体系的建立做出了重要贡献。该团队还通过在B₄C上负载超细纳米Ir催化剂，有效地降低了电池的副反应，为锂空气电池的研究与发展提供了崭新的思路。此外，该团队配合环境分子科学实验室（EMSL）首次通过高分辨环境透射电镜在原位实时研究了锂氧反应，为反应机理的研究提供了坚实和确凿的证据。锂电池领域的著名科学家Yang-Kook Sun等人针对此工作在Nature Nanotechnology上发表了评论性文章，称赞此工作为锂空气电池的设计和优化提供了坚实的基础。（审稿：环化学院 许世超 编辑：宣传部 武冰洁）