锂空气电池因具有超高的理论能量密度而被认为是电动汽车的潜在动力电源。锂氧电池的放电产品过氧化锂（Li2O2）具有绝缘、不溶的特性，因而，跟着放电的进行，电极外表会逐步被其钝化而导致放电停止。大尺度Li2O2的生成有助于推迟正极外表的钝化、延长放电时刻、进步电池容量。但是，大尺度Li2O2在电极外表往往随机散落，难以保证其与电极资料之间的有用接触，然后约束了电池的倍率功能和能量功率。因而，亟需完成大尺度Li2O2在电极资猜中的嵌入式成长。

中国科学院兰州化学物理研讨所清洁动力化学与资料实验室研讨员阎兴斌课题组与羰基组成与选择氧化国家要点实验室、吉林大学相关研讨人员合作，经过匹配不同放电特征的金属氧化物，规划了自支撑的碳纸-二氧化锰-四氧化三钴（CP-MnO2-Co3O4）复合电极，研讨了电极资料在放电过程中的协同放电机制，完成了大尺度放电产品的嵌入式成长。

研讨人员首要研讨了单一金属氧化物的放电特征。研讨发现，单晶α-MnO2纳米棒放电时优先吸附Li+，并且其主暴露面(020)和(110)对超氧化锂（LiO2，放电中心产品）的吸附能十分相近，这可促进Li2O2经MnO2外表快速、均匀成核，并诱导颗粒状Li2O2的生成；多晶的Co3O4纳米片放电过程中优先吸附O2，其不同晶面临LiO2吸附能相差较大，促使Li2O2经Co3O4外表和电解液一起成核，并最终一起生成膜状和片层放电产品。

根据以上研讨结果，研讨人员经过电化学堆积法将Co3O4纳米片负载于α-MnO2纳米棒阵列上，一方面明显增加了Co3O4纳米片阵列的堆积高度，进步了其比外表积，延长了放电时刻；另一方面，放电时Li2O2可在α-MnO2外表优先快速成核，使α-MnO2作为Li2O2的成核位点并诱导后续Li2O2的成长，到达Li2O2从复合电极内部成长和推迟Co3O4外表钝化的两层效果。

该复合电极的规划完成了α-MnO2和Co3O4电极资料在放电过程中的协同效应，完成了大尺度Li2O2在电极结构中的嵌入式成长。与单金属氧化物电极电池比较，运用该电极的电池展示出了更高的比容量（～100 mA g-1时，比容量为4850 mAh g-1，是同条件下α-MnO2和Co3O4电极的3倍以上）、倍率功能（600 mAg-1时，比容量仍在3500 mAhg-1以上）和愈加优异的循环功能（限定容量为1000 mAhg-1时，可稳定循环50次以上）。该研讨作业近期在线宣布在Advanced Science上。

以上作业得到了兰州化物所“一三五”要点培养项目、国家自然科学基金的资助和支撑。