與其它電池相比，鋰-氧（Li-O₂）電池具有非常高的理論比能量（3500Wh kg^-1），這使其具有潛在的吸引力，尤其是在飛行電氣化方面。

雖然在實現(xiàn)鋰-氧電池方面已經(jīng)取得了進展，但是仍然存在一些挑戰(zhàn)。

圖1：GDE的電化學性能和產(chǎn)物表征

其中一項挑戰(zhàn)是在實用電流密度下正極實現(xiàn)高容量的電荷儲存，否則鋰-氧電池的性能將無法超越鋰離子電池，其容量受到氧氣在整個多孔碳正極中的傳質(zhì)限制。

基于此，2024年8月5日，牛津大學Peter G. Bruce院士&上海交通大學杲祥文在國際期刊Advanced Materials上發(fā)表題為《A High Capacity Gas Diffusion Electrode for Li–O₂ Batteries》的研究論文。

圖2：放電后GDE中Li₂O₂分布的測量

此項研究通過用具有固有氧氣傳輸能力的聚合物代替電極中的粘合劑，可以在 300 μm 厚的電極中，1 mA cm^-2 下達到高達 31 mAh cm^-2 的容量。

這相當于正極能量密度為2650 Wh L^-1，比能量為1716 Wh kg^-1，大大超過鋰離子電池和之前研究的Li-O₂電池。

圖3：電極組成和厚度對放電容量的影響

由于氣體擴散聚合物增強了氧擴散，Li₂O₂（放電時 O₂ 還原的產(chǎn)物）填充了電極的更大體積分數(shù)并且分布更均勻。

文獻信息：A High Capacity Gas Diffusion Electrode for Li–O₂ Batteries,?Advanced Materials., 2024.??https://doi.org/10.1002/adma.202405715