锂-气体（Li-gas）电池由于具有超高的理论能量密度，被认为是最具发展潜力的新一代锂电池之一。但Li-Air电池工作时所产生的Li₂O₂、Li₂CO₃、Li₃N等放电产物需要较高充电电压才能被分解，导致电池展现出较低电池效率和缓慢动力学，从而严重阻碍其进一步应用开发。研究结果发现，该电池体系可以通过在传统气体正极中集成光电极，达到加快电池氧化还原反应动力学和减少电池副反应。然而，当前光电极面临太阳光吸收范围狭窄和载流子分离不足等问题，严重限制了电池倍率性能及其在复杂锂-空气电池中的应用。因此，开发具有优异倍率性能光辅助Li-Air电池双功能光电正极材料尤为重要。

   近日，我院刘宗怀教授和李琪副教授课题组，采用内电场调控策略成功合成了系列具有可调内建电场和低载流子复合率的功能化D-A构型COFs材料，并将其作为光电极应用于复杂光辅助Li-Air电池。其中，优化后的苯醌-吡嗪环基COF-2材料展现出超强的电子推拉效应、最低光生载流子跃迁势垒、全光谱光吸收能力以及快速激子解离和电荷分离性能。将所制备的COFs材料作为光电极，金属锂作为负极，组装的光辅助Li-Air电池系列光电化学性能测试表明，COF-2基光辅助Li-Air电池呈现出3.34 V的高放电电压和3.42 V的超低充电电位，首次电能转换效率高达98%。同时，该光辅助电池具有优异的倍率性能和良好的循环寿命，在1 A g^-1高电流密度下的电能效率仍可达72 %，400 h循环放/充电后总电压变化仅为0.66 V。该研究工作首次证明了光辅助Li-Air电池可有效实现Li₂O₂、Li₂CO₃和Li₃N的可逆转化，为实现太阳能与电能高性能转换和存储提供了重要机遇。

   相关研究成果以题为“Strong electron push–pull effect and low transition barrier boosting non-metallic COFs photoelectrode for ultrahigh-rate photo-assisted Li–air batteries”发表在Energy & Environmental Science上，我院硕士研究生周怡馨为第一作者，刘宗怀教授和李琪副教授为共同通讯作者，我校为第一署名单位。上述工作得到了国家自然科学基金和陕西省三秦学者创新团队等项目的支持。

  论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/ee/d6ee01403h

撰稿：周怡馨 李琪  审核：刘治科