锂氧電池具有極高的理論能量密度（~3500 Wh/kg），因此備受電池行業研究者的廣泛關注。然而，許多因素影響其實際能量密度，特別是放電産物過氧化锂（Li2O2）表面沉積方式和正極材料中多孔導電集流體的使用。針對該問題，近期，新加坡國立大學王家功（John Wang）教授、丁軍（Jun Ding）教授和陳偉教授（共同通訊作者）通過擠出式3D打印技術構築了一種新型的、金屬有機框架（MOF）衍生的、分級多孔自支撐的碳電極，用于提高锂氧電池實際能量密度。相關研究結果發表在Advanced Functional Materials上，第一作者爲呂之陽博士和Gwendolyn J. H. Lim。
圖1. 3D打印電極制備及應用的示意圖。
如圖1所示，該3D打印自支撐碳電極無需使用集流體，其框架中大孔結構易于Li2O2孔內沉積和減緩表面鈍化，而且其Co-MOF衍生的納米钴基催化劑有利于Li2O2的産生和分解，從而極大地提高锂氧電池的實際能量密度。
圖2. 3D打印碳電極的具體制備流程及表征。
圖2詳細地展示了3D打印電極的簡單制備流程，前軀體Co-MOF漿料的流變學參數，以及電極形貌與結構。該碳電極集合了分級多孔結構、高比表面、自支撐框架以及納米催化劑等結構優勢。其獨特巧妙的技術路線，也爲制備其它能源器件電極提供了新思路。
該論文作者爲： Zhiyang Lyu,* Gwendolyn J. H. Lim, Rui Guo, Zongkui Kou, Tingting Wang, Cao Guan, Jun Ding,* Wei Chen,* John Wang*