新华社合肥11月27日电（记者戴威）近日，中国科学技术大学特任教授谈鹏团队公布了一项重大研究成果，他们发现通过调控锂离子浓度，可以显著增强锂氧气电池的放电容量。这一发现有望为实现高能量密度锂空气电池提供理论支撑。
锂氧气电池因其超高的理论能量密度，一直被看作是未来能源存储领域的革命性技术。尽管近年来研究人员在锂氧气电池的高倍率性能和稳定性方面取得了许多突破，但实际容量仍然远未达到理论值。这主要是由于多孔正极内空间利用率不足，加上相变、传质及法拉第反应的复杂耦合，以及电极内部精确表征的技术限制，都使得揭示正极过程和突破容量瓶颈变得异常困难。
为了揭示这一难题，研究团队致力于建立放电产物过氧化锂微观行为与电化学性能之间的联系。他们采用了一种独特的方法，即通过改变锂离子浓度来调节初始动力学状态，以排除溶剂、催化剂等因素对过氧化锂行为的影响。
实验结果表明，锂离子浓度对电化学性能的影响并不遵循离子电导率趋势，且过氧化锂行为也无法完全用先前的成核理论来解释。研究人员利用可视化电极和跨尺度数学模型，深入探究了过氧化锂的分布特性。他们发现，在0.5摩尔每升电解液中，过氧化锂颗粒呈现出逆氧气梯度分布，这表明成核与传输动力学达到了最佳平衡，从而实现了最大放电容量。
研究团队进一步强调，突破锂氧气电池容量瓶颈的关键在于维持电极深处的物质传输，而不仅仅是加速氧气传输。这一发现为电极设计准则提供了新的理解，也为其他固体产物体系的金属-气体电池提供了参考路径。
相关研究成果日前已发表在国际权威学术期刊《自然·通讯》上。这一突破性的研究为锂氧气电池的发展注入了新的活力，并有望推动其在未来能源存储领域的应用。
