具有超高理論能量密度的鋰-氧電池被認為是極具競爭力的下一代儲能器件，但目前放電產物分解困難等問題嚴重阻礙了其實際應用。

在此，清華大學陳晨，Zhang Yu等人開發了N摻雜的碳錨定原子分散 Ru 位點的開放式中空結構正極催化劑（h-RuNC），用于鋰-氧電池。

一方面，大量原子分散的 Ru 位點能有效催化放電產物的形成和分解，從而大大提高氧化還原動力學。另一方面，開放式中空結構不僅增強了原子分散 Ru 位點的質量活性，還提高了催化分子的擴散效率。因此，原子分散 Ru 位點的優異活性和開放式中空結構的增強擴散分別改善了氧化還原動力學和循環穩定性，最終實現了高性能鋰-氧電池。

圖1. 電池性能

總之，該工作通過刻蝕策略獲得了Ru原子分散的N摻雜碳材料，并將其用作具有開放式中空結構的正極催化劑。通過在N摻雜的碳上形成開放的中空結構并調節Ru的分散狀態，h-RuNC在鋰-氧電池中表現出比Ru粒子（h-RuNPNC）和固體結構（s-RuNC）更優越的電化學性能，可穩定循環近150次。

結果顯示，經過刻蝕劑處理后，載體中的N類型具有調節作用，可以增加石墨N的比例，大量原子分散的Ru位點也有效提高了放電產物的形成和分解效率，電池的放電比容量可達1000 mAh g^-1。得益于結構和活性位點的雙重優化，h-RuNC 在鋰-氧電池中具有優異的性能，這為優化高性能原子分散 M-N-C 催化劑在鋰-氧電池中的應用提供了重要思路。

圖2. 循環前后電極形貌

Atomically Dispersed Ruthenium Catalysts with Open Hollow Structure for Lithium–Oxygen Batteries，Nano-Micro Letters 2023 DOI: 10.1007/s40820-023-01240-0