圖1.(a,b)導(dǎo)通孔碳膜(HPCM)正反面的掃描電鏡圖；(c,d)盲孔碳膜(HPCM/C)的正反面掃描電鏡圖。正面指電池組裝時(shí)，正對(duì)著鋰片的碳膜表面。

圖2.(a)不同大孔結(jié)構(gòu)的碳膜組裝鋰空氣電池示意圖；(b)不同大孔結(jié)構(gòu)碳膜的充放電曲線。(c)不同大孔結(jié)構(gòu)碳膜的倍率性能。(d)不同大孔結(jié)構(gòu)碳膜在不同電流密度下的容量保持率。

非水鋰空氣電池因具有能量密度高、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是目前備受關(guān)注的電化學(xué)能量存儲(chǔ)體系，但存在著倍率性能低、過(guò)電位高和循環(huán)性能差等一系列問(wèn)題。傳統(tǒng)的陰極催化劑往往被設(shè)計(jì)成介孔結(jié)構(gòu)以提供鋰空氣電池所需要的大量的氧還原或氧析出的活性位點(diǎn)。然而生成的微米尺寸的放電產(chǎn)物往往會(huì)堵住陰極催化劑材料的介孔孔道，不僅影響充放電過(guò)程的電解液的輸運(yùn)和空氣的擴(kuò)散，還會(huì)引起催化劑的失活，導(dǎo)致充放電過(guò)電勢(shì)過(guò)高。一般認(rèn)為，大孔結(jié)構(gòu)只是促進(jìn)電解液或反應(yīng)物在活性位點(diǎn)上的傳輸，而不會(huì)增大催化劑的活性表面。作為微米尺寸放電產(chǎn)物的主要儲(chǔ)存空間，大孔對(duì)鋰空氣電池的性能有著怎樣的影響，鋰空氣電池過(guò)電位高與哪些因素相關(guān)是研究人員廣泛關(guān)注的問(wèn)題。

近期，上海交通大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院陳接勝教授、王開(kāi)學(xué)研究員團(tuán)隊(duì)在探究鋰空氣電池大孔的動(dòng)力學(xué)過(guò)電位行為方面取得重要進(jìn)展，以氧化鋅納米棒陣列為硬模板，通過(guò)反相途徑引入了蜂窩煤狀大孔孔道，獲得了多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的自支撐碳膜；通過(guò)調(diào)節(jié)前驅(qū)體溶膠在氧化鋅模板中的浸漬高度，制備了具有導(dǎo)通大孔結(jié)構(gòu)的多級(jí)孔碳膜和一面閉孔、一面通孔的碳膜，用作鋰空氣電池?zé)o粘結(jié)劑自支撐的陰極，獲得了優(yōu)異的倍率性能。發(fā)現(xiàn)電極表面大孔的橫截面積是影響鋰空氣電池恒流放電曲線電壓滯后的一個(gè)主要因素，并基于大孔橫截面積和鋰離子遷移的固相反應(yīng)過(guò)程，建立了鋰空氣電池過(guò)電位的動(dòng)力學(xué)方程.