由于其出色的理論容量和能量密度，Li-O
2電池引起了極大的興趣。液體電解質(zhì)和放電產(chǎn)物的絕緣性質(zhì)阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。我們提出了一種實(shí)用的策略，用于可循環(huán)使用的高容量Li-O
2電池，容量高達(dá)2 mAh/cm
2。提出了一種準(zhǔn)聚合物電解質(zhì)的雙聚合物凝膠電解質(zhì)（DPGE）網(wǎng)絡(luò)策略。減少電解質(zhì)中液體成分的使用將抑制與超氧化物中間體可能的副反應(yīng)。DPGE進(jìn)一步與高效的Mn基催化劑結(jié)合使用，該催化劑是通過在聚合物上直接激光刻寫制備的，以生產(chǎn)準(zhǔn)固態(tài)Li-O
2電池。DPGE可以維持高度可逆的鋰沉積/剝離工藝，并且在2000小時(shí)內(nèi)不會(huì)發(fā)生短路或界面電阻增加的情況。此外，Li-O
2電池在超過200個(gè)循環(huán)（2000小時(shí)）中表現(xiàn)出穩(wěn)定的恒電流充電/放電性能，截止容量為0.4 mAh/cm
2。電池在0.4 mA/cm
2的高電流密度下可提供2.0 mAh/cm
2的高可逆容量，而充電電位則保持在較低的值。在放電和充電過程中進(jìn)行了研究，以研究其潛在機(jī)理。這項(xiàng)工作可能有助于更好地設(shè)計(jì)Li-O
2電池。
Figure 1. （a）DPGE的制備和表征。DPGE的（b）橫截面和（c）頂視圖SEM圖像。（d）Li
+轉(zhuǎn)移數(shù)的確定，插圖顯示了DPGE的阻抗譜。
Figure 2. MnO
2/LIG催化劑的制備。
Figure 3. MnO
2/LIG催化劑的表征：（a-c）MnO
2/LIG的SEM圖像和（d-f）高分辨率的TEM圖像。
Figure 4. 準(zhǔn)固態(tài)Li-O
2電池的循環(huán)性能：（a）在各種電流密度下MnO
2/LIG電極的第一次放電和充電曲線。（b）MnO
2/LIG電極的倍率性能。（c）MnO
2/LIG電極在電流密度為0.4 mA/cm
2且極限容量為2 mAh/cm
2時(shí)的第一次放電和充電性能。（d）以0.4 mAh/cm
2的電流密度和2 mAh/cm
2的有限容量進(jìn)行放電和充電中電壓與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。
相關(guān)研究成果于2020年由萊斯大學(xué)James M. Tour課題組，發(fā)表在ACS Appl. Energy Mater.（DOI: 10.1021/acsaem.9b02182）上。原文：Quasi-Solid-State Li-O2 Batteries with LaserInduced Graphene Cathode Catalysts。
