跟着锂离子电池能量密度的进步，传统的“含锂氧化物/石墨”电池结构现已难以满意高比能量锂离子电池的需求。在许多的新式高比能量电池中，Li-O2电池是其间佼佼者，比能量能够到达900Wh/kg以上，远超现有的锂离子电池技能。
Li-O2电池之所以有如此该的比能量首要是得益于其正极资料O2在空气中的储量几乎是“无限”的，因而正极的比容量也便是“无限”的，所以Li-O2电池容量的仅有的约束要素便是负极Li的数量。Li-O2电池的功能遭到许多要素的影响，包含正极的反响机理、反响产品的描摹等要素都会对锂空气电池的放电特性发生较大的影响，而这些要素都首要依赖于电解液的挑选。
来自美国西北太平洋国家试验室的Langli Luo等人近来使用环境透射电子显微镜对全固态Li-O2电池的反响机理进行了研讨，研讨显现在CNT外表首要构成LiO2化合物，随后该产品发生歧化反响生成Li2O2和O2，O2的开释生成了一个外层由Li2O构成，内层由Li2O2构成的中空球状结构。现在该型研讨成果现已宣布在了最新的Natural Nanotechnology杂志上。
环境透射电子显微镜能够在氧气环境下进行作业，然后使得在原子级别对锂氧电池的反响进程进行直接的观测成为可能。试验中Langli Luo使用载有纳米RuO2催化剂的CNT作为正极，金属Li作为负极，金属Li表层的Li2O作为固体电解质，电池结构如下图所示。
反响产品的构成进程如下图所示，从图上咱们能够注意到，在反响开端不久后，就在三相界面呈现了一个中空的球，随后这个球继续长大，从一开端直径50nm到最后成长到了200nm，随后该中空球结构开端缩短和崩塌。现在还不清楚，为何反响产品不构成固体颗粒或者是层状结构。为了对这其间的机理进行深化的了解，Langli Luo选用了部分电子衍射技能(SAED)对充放电进程中资料的相变进行了研讨。
研讨显现，初始反响产品LiO2很快会发生歧化反响生成Li2O2和O2，在颗粒内部开释的O2被封锁在了颗粒的内部，然后导致了颗粒成为中空结构，如下图所示。从SAED的剖析成果来看，在开端的几秒钟时间内，反响产品中只要LiO2，30秒之后，Li2O2和LiO2开端共存，大约100s后LiO2的衍射峰消失，反响产品只剩下Li2O2和Li2O，TEM剖析成果显现中空球的外侧为Li2O，内侧为Li2O2。充电进程则正好相反，开端的时分调查到了Li2O和Li2O2的衍射峰，在48s时呈现了LiO2的衍射峰，但是在120s时并没有再呈现LiO2的衍射峰，阐明LiO2仅仅Li2O2分化的一个中心产品。整个进程为咱们提醒了Li-O2电池的充放电反响途径，在放电的时分，Li+经过电解液分散到CNT外表，在三相界面发生反响，生成LiO2，然后LiO2发生歧化反响(LiO2?Li2O2+O2)，生成Li2O2和O2，反响开释的O2会将反响产品从开始的10nm左右，吹到100nm左右，而在产品的外表因为有丰厚的Li+，因而会与O2反响生成Li2O。在充电的进程中，Li2O2首要会失掉一个Li+和一个电子，构成LiO2，随后LiO2发生分化，发生Li2O2和O2，然后Li2O2再次失掉Li+和电子，如此循环辅导一切的Li2O2耗费结束。
Langli Luo的作业为咱们了解Li-O2电池的反响进程和机理作出重要的奉献，对Li-O2电池的电极规划具有重要的参阅含义。
