可充電鋰氧（Li-O₂）電池具有高理論能量密度，其被認為是蓬勃發展的電動汽車制造業有希望的候選者，但動力學緩慢和不可避免的正極鈍化導致循環穩定性差，因此其商業應用受到阻礙。

在此，浙江大學陸俊，北京理工大學蘇岳鋒、姚瑩等人通過在雙氧化還原介體（RM）輔助下精心設計了具有分級多孔空心結構（HCS）的空心碳殼。作者利用Li-O₂電池的協同工作機制系統地解決了放電容量下降和反應動力學緩慢問題。具體而言，HCS的分級多孔結構構建了更多的空間來容納Li₂O₂，增加了活性位點的可行性并增強了放電容量。

更重要的是，雙RM通過表面介導模式調節Li₂O₂的生長機制，進而產生具有更高電子傳輸能力的膜狀Li₂O₂。結果顯示，具有雙 RM 的基于 HCS 的 Li-O₂ 電池在 100 mA g^?1 的電流密度下表現出 24580 mA hg^?1 的總放電容量和 2500 h 的循環壽命。

圖1. 制備流程及結構表征

總之，該工作提出了一種由雙RM（TTF＆DBBQ）輔助分層多孔空心碳殼的工作機制。研究表明，通過在碳正極中引入分級多孔結構，在100 mA g^?1電流密度下，Li-O₂電池的放電容量從6531提高到11815 mAh g^?1，循環壽命從800小時提高到1500小時。此外，具有分層多孔中空結構和雙RM的HCS的協同效應，系統地解決了放電容量降低和反應動力學緩慢的問題。Li-O₂電池可實現24 580 mAh g^?1的高放電容量，循環壽命為2500 h。

因此，該種精心設計的協同機制使Li-O₂電池能夠加快電催化反應速率、降低界面阻抗、增加放電容量、延長循環壽命并提高往返效率。同時，該項工作將為鋰-氧電池正極材料的優化和升級開辟了一條新途徑。

圖2. Li-O₂電池系統中分級多孔空心結構和雙RM的優化效果示意圖

Dual Redox Mediators Assisted Hierarchically Porous Hollow Carbon Shell Cathode for Enhanced Performance Li-O2 Battery, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202304272