维度网讯，日本芝浦工业大学（Shibaura Institute of Technology，SIT）的研究团队开发出一种不含铂的低成本催化剂，为高能量密度锂氧电池（lithium–oxygen batteries，LOBs）的实用化扫除了一项关键障碍。锂氧电池的能量密度最高可达传统锂离子电池的十倍，理论上能够支撑长途电动汽车驾驶和连续数小时的无人机飞行，但充放电过程中缓慢的氧反应长期制约其商业化进程。铂、钌等贵金属虽能加速反应，却因成本高昂难以规模化应用。

由石崎贵宏（Takahiro Ishizaki）教授带领的研究团队设计了一种非贵金属异质结构催化剂，将钙钛矿氧化物与尖晶石氧化物组合成复合材料。两种氧化物单独使用时就已具备良好的催化活性，而合并后产生了显著的协同效应，可同时加速氧还原反应和氧析出反应。该复合材料在充放电过程中表现出低至1.14伏的电压差，意味着更少的电能损耗。在电池性能测试中，复合材料优于两种单一氧化物材料，充电性能超过商业氧化钌，放电性能与铂相当。

值得注意的是，物理性能测试显示该复合材料的总电化学表面积在所有测试样品中最低。通常情况下，更大的表面积被认为能提供更多反应位点从而提升性能，但该团队发现催化速度更取决于电子结构的质量。两种氧化物在分子界面结合后生成了丰富的氧空位，形成一条顺畅的电子通路，使氧反应能够快速进行。

石崎贵宏表示，这一成果最直接的应用方向是为下一代锂氧电池开发高效空气阴极，这类电池有望为长续航电动汽车和延长续航无人机提供动力，其能量容量需求超出当前锂离子技术的能力范围。城市空中交通仍属长期愿景，但该工作是释放锂氧电池潜力过程中迈出的关键一步。这种经济高效的催化剂设计也为绿色氢生产、大规模金属空气电池以及太阳能和风能电网储能提供了廉价的可持续方案。