​清华Nano-Micro Letters：具有开放式中空结构的原子分散钌催化剂用于锂-氧电池

具有超高理论能量密度的锂-氧电池被认为是极具竞争力的下一代储能器件，但目前放电产物分解困难等问题严重阻碍了其实际应用。

在此，清华大学陈晨，Zhang Yu等人开发了N掺杂的碳锚定原子分散 Ru 位点的开放式中空结构正极催化剂（h-RuNC），用于锂-氧电池。

一方面，大量原子分散的 Ru 位点能有效催化放电产物的形成和分解，从而大大提高氧化还原动力学。另一方面，开放式中空结构不仅增强了原子分散 Ru 位点的质量活性，还提高了催化分子的扩散效率。因此，原子分散 Ru 位点的优异活性和开放式中空结构的增强扩散分别改善了氧化还原动力学和循环稳定性，最终实现了高性能锂-氧电池。

图1. 电池性能

总之，该工作通过刻蚀策略获得了Ru原子分散的N掺杂碳材料，并将其用作具有开放式中空结构的正极催化剂。通过在N掺杂的碳上形成开放的中空结构并调节Ru的分散状态，h-RuNC在锂-氧电池中表现出比Ru粒子（h-RuNPNC）和固体结构（s-RuNC）更优越的电化学性能，可稳定循环近150次。

结果显示，经过刻蚀剂处理后，载体中的N类型具有调节作用，可以增加石墨N的比例，大量原子分散的Ru位点也有效提高了放电产物的形成和分解效率，电池的放电比容量可达1000 mAh g^-1。得益于结构和活性位点的双重优化，h-RuNC 在锂-氧电池中具有优异的性能，这为优化高性能原子分散 M-N-C 催化剂在锂-氧电池中的应用提供了重要思路。

图2. 循环前后电极形貌

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