隨著鋰離子電池能量密度的提高，傳統(tǒng)的“含鋰氧化物/石墨”電池結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足高比能量鋰離子電池的需求。在眾多的新型高比能量電池中，Li-O2電池是其中佼佼者，比能量可以達(dá)到900Wh/kg以上，遠(yuǎn)超現(xiàn)有的鋰離子電池技術(shù)。
　　Li-O2電池之所以有如此該的比能量主要是得益于其正極材料O2在空氣中的儲(chǔ)量幾乎是“無(wú)限”的，因此正極的比容量也就是“無(wú)限”的，所以Li-O2電池容量的唯一的限制因素就是負(fù)極Li的數(shù)量。Li-O2電池的性能受到很多因素的影響，包括正極的反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)產(chǎn)物的形貌等因素都會(huì)對(duì)鋰空氣電池的放電特性產(chǎn)生較大的影響，而這些因素都主要依賴于電解液的選擇。
　　
　　來(lái)自美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Langli Luo等人近日利用環(huán)境透射電子顯微鏡對(duì)全固態(tài)Li-O2電池的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，研究顯示在CNT表面首先形成LiO2化合物，隨后該產(chǎn)物發(fā)生歧化反應(yīng)生成Li2O2和O2，O2的釋放生成了一個(gè)外層由Li2O構(gòu)成，內(nèi)層由Li2O2構(gòu)成的中空球狀結(jié)構(gòu)。目前該型研究成果已經(jīng)發(fā)表在了最新的Natural Nanotechnology雜志上。
　　
　　環(huán)境透射電子顯微鏡能夠在氧氣環(huán)境下進(jìn)行工作，從而使得在原子級(jí)別對(duì)鋰氧電池的反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行直接的觀測(cè)成為可能。實(shí)驗(yàn)中Langli Luo利用載有納米R(shí)uO2催化劑的CNT作為正極，金屬Li作為負(fù)極，金屬Li表層的Li2O作為固體電解質(zhì)，電池結(jié)構(gòu)如下圖所示。