中國科學技術大學的研究團隊在鋰氧氣電池領域取得了重大突破，這一成果已在《自然-通訊》雜志上發表。研究的核心在于發現了提升鋰氧氣電池容量瓶頸的關鍵因素。
鋰氧氣電池，因其潛在的高能量密度，被視為未來能源存儲領域的一場革命。然而，盡管近年來研究人員在提升電池的高倍率性能和穩定性方面取得了顯著進展，鋰氧氣電池的實際容量仍然遠低于其理論值。這一差距的主要原因在于多孔正極內部空間的利用效率不足，導致電池性能受限。
研究團隊深入探究了正極過程中的復雜機制，發現相變、傳質及法拉第反應的相互作用，以及對電極內部結構的精確表征技術限制，都是影響電池性能的重要因素。為了揭示這些過程，研究團隊采取了創新的策略。
他們通過調節鋰離子濃度，改變了電池的初始動力學狀態，從而排除了溶劑、催化劑等因素對過氧化鋰行為的影響。這一策略不僅有助于理解過氧化鋰的微觀行為和電化學性能之間的聯系，還為實現電池容量的提升提供了可能。
研究結果顯示，通過精確調控鋰離子濃度，可以優化傳輸與成核動力學之間的匹配程度，從而顯著提升鋰氧氣電池的放電容量。研究團隊還利用可視化電極和跨尺度數學模型，進一步分析了過氧化鋰的分布特性。在特定濃度的電解液中，過氧化鋰顆粒呈現出逆氧氣梯度分布，這表明成核與傳輸動力學達到了最佳平衡狀態，從而實現了最大的放電容量。
這一發現打破了傳統觀念，即認為僅通過加速氧氣傳輸就能突破電池容量瓶頸。實際上，維持電極深處的物質傳輸才是實現高性能鋰氧氣電池的關鍵。研究團隊表示，他們的研究成果為實現高能量密度的鋰空氣電池提供了重要的理論指導，為未來的能源存儲技術發展開辟了新的路徑。
此次研究的成功不僅展示了中國科學技術大學在新能源技術領域的強大實力，也為全球能源存儲技術的發展注入了新的活力。隨著研究的深入，鋰氧氣電池有望在未來成為主流的能源存儲技術，為人類的可持續發展貢獻力量。
