采用同位素標(biāo)記法以及原位質(zhì)譜，揭示了在常規(guī)電池操作條件下過(guò)氧化鋰的分解界面，并提出了催化劑的作用機(jī)理，為鋰-氧電池的材料設(shè)計(jì)提供了**的理論依據(jù)。

對(duì)于過(guò)氧化鋰分解界面的研究，以往文獻(xiàn)所使用的方法大多偏離鋰-氧電池的實(shí)際情況。例如，采用原位光譜學(xué)方法得出的結(jié)論往往基于過(guò)氧化鋰是均勻分布的膜狀物，而在實(shí)際電池中人們觀察到的常常是微米級(jí)的顆粒；又如，采用原位電鏡研究時(shí)所施加的電位通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離鋰-氧電池的正常工作電位，這些因素造成了人們對(duì)過(guò)氧化鋰分解界面的認(rèn)識(shí)存在諸多分歧。

為此，采用同位素標(biāo)定法模擬真實(shí)鋰-氧操作條件，研究了過(guò)氧化鋰的分解界面。將組裝成的鋰-氧電池依次在普通氧氣（16O2）和同位素氧氣（18O2）中放電，構(gòu)筑了一種殼為Li218O2核為Li216O2的顆粒產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。二次離子質(zhì)譜表明，Li218O2主要集中在產(chǎn)物的表面，也就是與電解液接觸的界面，Li216O2主要集中在產(chǎn)物的內(nèi)部，也就是與電極材料接觸的界面。在充電過(guò)程中，同位素氧氣（18O2）先逸出，常規(guī)氧氣（16O2）隨后逸出。這表明，過(guò)氧化鋰的分解是在電解液/過(guò)氧化鋰顆粒的界面進(jìn)行的。

在充電伊始，過(guò)氧化鋰先與催化劑形成了一層穩(wěn)定的界面，這一界面使得過(guò)氧化鋰/電極界面的氧原子被穩(wěn)定而不易脫離，然后鋰離子從過(guò)氧化鋰的外表面遷移至過(guò)氧化鋰/電極的界面，同時(shí)氧氣從過(guò)氧化鋰顆粒的外表面逸出。這一說(shuō)法提出了催化劑的作用機(jī)制，同時(shí)解釋了過(guò)氧化鋰從電解液/過(guò)氧化鋰界面分解的內(nèi)在原因。同時(shí)，這種同位素標(biāo)定加上質(zhì)譜分析的方法為人們研究金屬-空氣電池的反應(yīng)機(jī)制提供了新的思路。