南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授周震帶領(lǐng)課題組在可充電鋰氧氣電池空氣電極研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上。該期刊最新影響因子為10.439。該研究進(jìn)一步優(yōu)化了鋰氧氣電池的性能，為這種新型儲能器件的實際應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

    鋰氧氣電池以金屬鋰作負(fù)極，正極為由碳、貴金屬或過渡金屬氧化物等構(gòu)成的空氣電極，放電時從空氣中獲取氧氣，充電時再放出氧氣，因此被譽為“可呼吸”的電池。鋰氧氣電池具有最高的理論儲電能力，如果用作電動汽車電源可以連續(xù)行駛800公里，而使用鋰離子電池的電動汽車僅能夠連續(xù)行駛100多公里，而且鋰離子電池的提升理論空間有限。所以目前電動汽車價格高，市場認(rèn)可度低，需要政府給予一定補貼。現(xiàn)實的需求更加呼喚鋰氧氣電池盡快取得突破。

    周震帶領(lǐng)課題組成員設(shè)計出高活性的空氣電極為可充電鋰氧氣電池的實用化打開通道。他們通過簡單易行的溶膠凝膠方法制備了一種同時具有層狀大孔與介孔通道的碳氮多級復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，作為鋰氧氣電池的空氣電極，表現(xiàn)出了非常高的電化學(xué)活性，尤其是循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯改善，可以連續(xù)充放電160次以上。空氣電極性能的改善得益于材料獨特的結(jié)構(gòu)，大孔和介孔為電化學(xué)反應(yīng)和氧氣傳輸提供了良好的場所和通道，而材料中存在的大量吡啶結(jié)構(gòu)的氮提供了電催化反應(yīng)的活性位點。同時，研究人員通過理論計算證實了吡啶氮的催化作用。

    周震介紹，鋰氧氣電池的研究是當(dāng)今新能源領(lǐng)域的熱點和難點，國內(nèi)外許多高校和研究機構(gòu)都致力于此。鋰氧氣電池的應(yīng)用還有很長的路要走，首先需要扎實的基礎(chǔ)研究來尋求突破。周震課題組在鋰氧氣電池中使用了獨特的空氣電極材料，并引入高性能計算模擬來指導(dǎo)實驗，為鋰氧氣電池催化劑的設(shè)計和研發(fā)指明了方向。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委和教育部的資助。<