目前，对能源需求的日益增加促进了对高效、低成本和环境友好的替代能量转化和储存系统的研发。氧还原（ORR）和析氧反应（OER）是重要的可再生能源技术的核心反应过程，应用涉及到燃料电池，锂-空（氧）气电池和分解水制氢等领域。对于使用有机电解质的锂-空气电池，如果利用空气中的氧气连续地反应提供能量，其理论能量密度大约为11140瓦时/千克，远高于目前的锂离子电池和其它的能量存储器件。可充电的锂-氧气电池，放电过程对应于氧还原反应（ORR），即Li2O2生成；而充电过程对应于析氧反应（OER），即Li2O2 分解。为了使锂-空（氧）气电池商业化应用，目前还存在诸多问题需要解决，包括差的电解质稳定性、低的阴极催化剂充/放电效率、差的倍率性能和循环寿命等。另外，充放电过程中形成的反应副产物碳酸锂（Li2CO3）和氢氧化锂（LiOH）对电池的长期循环性能也有很大的影响。放电产物Li2O2在充电过程中很容易与电解液以及碳电极（导电添加剂或碳纸）反应形成Li2CO3界面层，这样会增加OER反应的过电位，使充电电压高于4.0 V。此外，O2中的水汽很容易与放电产物Li2O2和金属Li反应，生成反应副产物LiOH。所以，研究能够分解锂-氧气电池反应副产物Li2CO3和LiOH的催化剂非常重要。
钙钛矿型氧化物（通式为ABO3）已经被广泛地应用于燃料电池、电解池、汽车尾气处理、有机物催化分解等催化和电催化领域。北京纳米能源与系统研究所孙春文研究员（点击查看介绍）团队利用静电纺丝技术制备多孔钙钛矿La0.6Sr0.4Co0.8Mn0.2O3（LSCM）纳米纤维，并通过化学浸渍沉淀的方法在LSCM纳米纤维上负载了RuO2纳米片（RuO2@LSCM NFs），用于锂-氧气电池空气极催化剂。实验发现，负载RuO2纳米片后，显著地改善了催化剂的ORR和OER性能，电池比容量高达12742 mA h g-1，循环性能和倍率性能也得以改善，电池表现出较低的充放电曲线电压差。线性扫描伏安（LSV）曲线表明LSCM纳米纤维能够高效催化分解反应副产物Li2CO3，而RuO2@LSCM NFs可以分解反应副产物LiOH。为锂空气电池的实用化奠定了基础。鉴于其简单的制备方法和优异的性能，该催化剂不仅可应用于锂-氧气（空气）电池，也可应用于其它金属空气电池、传感器和燃料电池电极等。
图1. LSCM NFs和RuO2@LSCM NFs的合成过程示意图。
图2. （a）LSCM和RuO2@LSCM纳米纤维的XRD图谱；（b）氮气吸脱附等温线和孔尺寸分布；（c-f）样品的扫描电镜照片：（c）刚电纺制备的样品，（d,e）在650 ℃焙烧后的LSCM纳米纤维，（f）RuO2@LSCM纳米纤维；（g）LSCM和负载RuO2纳米片的LSCM纳米纤维催化剂组装的Li-O2电池的循环伏安曲线，电位窗口2.0-4.2 V (vs. Li+/Li )，扫描速率1 mV s-1,（h）两种不同催化剂组装的Li-O2电池的放电/充电曲线，电流密度为50 mA g-1；（i, j）两种不同催化剂组装的Li-O2 电池在不同电流密度下的放电/充电曲线，容量限制在1000 mA h g-1。
这一成果近期发表在ACS Catalysis 上，文章的第一作者是北京纳米能源与系统研究所博士研究生张秀玲。
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