随着电动汽车和储能系统市场快速扩张，开发能量密度超越现有锂离子电池的下一代技术备受关注。锂空气电池被视为有望大幅提升电动汽车续航里程的方案，其理论能量密度可达锂离子电池的十倍以上。

KIST-IAE joint research team breaks performance barriers in lithium-air batteries using newly developed two-dimensional catalyst

然而，锂空气电池商业化面临关键挑战：充放电过程中氧反应的活性催化位点有限，导致反应速率缓慢和循环寿命较短。由韩国科学技术研究院Jeong Sohee博士和先进工程研究所Lee Kwang-hee博士领导的联合团队，开发了一种新型催化剂技术，可最大化二维纳米材料二硒化钨的表面活性。该研究已发表于《Materials Science and Engineering: R: Reports》期刊。

这项创新同时提升了锂空气电池的性能与耐久性。其核心在于将二维材料的整个基面——此前在化学反应中参与度较低——转化为活性催化位点。团队采用策略将铂原子替代到二硒化钨的层状结构中，在表面硒原子缺失处创造原子级空位。这种空位作为关键反应位点，能强烈吸附并激活氧分子，显著提升氧还原和氧析出反应速率。技术意义在于通过将整个基面转化为活性位点而不降低导电性，最大化利用了二维材料的效用。

采用该催化剂的锂空气电池在快速充放电条件下展现出超过550次循环的稳定寿命。在从0.1C到3C的广泛充放电倍率范围内，与现有高成本商业催化剂如Pt/C和氧化钌相比，它表现出更优的稳定性和耐久性。这表明即使在高速充电条件下，也有潜力实现性能衰减最小的下一代电池。

KIST-IAE joint research team breaks performance barriers in lithium-air batteries using newly developed two-dimensional catalyst

这一成就提出了一种新设计方法，通过将整个材料用作催化活性位点，克服了二维材料的结构限制。预计将有助于降低锂空气电池、水电解和燃料电池等能源应用的成本并提升性能。研究由韩国团队主导，并获得美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室参与，增强了可信度和全球竞争力。团队计划通过技术转让和商业化研究，加强锂空气电池技术的市场应用。

KIST的Sohee Jeong博士表示：“这项研究的意义在于，它提出了一种原子级控制策略，利用了先前未开发的基面，同时保持了二维材料的结构优势。”IAE的Gwang-Hee Lee博士补充道：“它极大地解决了锂空气电池快速充放电性能这一主要挑战，加速了高功率移动动力系统的商业化时间表。”

出版详情：作者：National Research Council of Science and Technology；标题：《Lithium-air batteries break performance barriers thanks to a newly developed 2D catalyst》；发表于：《Materials Science and Engineering: R: Reports》(2026)；期刊信息：《Materials Science and Engineering: R: Reports》。