由于其出色的理论容量和能量密度，Li-O₂电池引起了极大的兴趣。液体电解质和放电产物的绝缘性质阻碍了其进一步发展。我们提出了一种实用的策略，用于可循环使用的高容量Li-O₂电池，容量高达2 mAh/cm²。提出了一种准聚合物电解质的双聚合物凝胶电解质（DPGE）网络策略。减少电解质中液体成分的使用将抑制与超氧化物中间体可能的副反应。DPGE进一步与高效的Mn基催化剂结合使用，该催化剂是通过在聚合物上直接激光刻写制备的，以生产准固态Li-O₂电池。DPGE可以维持高度可逆的锂沉积/剥离工艺，并且在2000小时内不会发生短路或界面电阻增加的情况。此外，Li-O₂电池在超过200个循环（2000小时）中表现出稳定的恒电流充电/放电性能，截止容量为0.4 mAh/cm²。电池在0.4 mA/cm²的高电流密度下可提供2.0 mAh/cm²的高可逆容量，而充电电位则保持在较低的值。在放电和充电过程中进行了研究，以研究其潜在机理。这项工作可能有助于更好地设计Li-O₂电池。
 
Figure 1. （a）DPGE的制备和表征。DPGE的（b）横截面和（c）顶视图SEM图像。（d）Li⁺转移数的确定，插图显示了DPGE的阻抗谱。

 
Figure 2. MnO₂/LIG催化剂的制备。
 

Figure 3. MnO₂/LIG催化剂的表征：（a-c）MnO₂/LIG的SEM图像和（d-f）高分辨率的TEM图像。
 

Figure 4. 准固态Li-O₂电池的循环性能：（a）在各种电流密度下MnO₂/LIG电极的第一次放电和充电曲线。（b）MnO₂/LIG电极的倍率性能。（c）MnO₂/LIG电极在电流密度为0.4 mA/cm²且极限容量为2 mAh/cm²时的第一次放电和充电性能。（d）以0.4 mAh/cm²的电流密度和2 mAh/cm²的有限容量进行放电和充电中电压与循环次数的关系。
 
      相关研究成果于2020年由莱斯大学James M. Tour课题组，发表在ACS Appl. Energy Mater.（DOI: 10.1021/acsaem.9b02182）上。原文：Quasi-Solid-State Li-O2 Batteries with LaserInduced Graphene Cathode Catalysts。