面对全球能源需求的快速增长和对可持续性的迫切呼吁，复旦大学赵东元院士团队在《Nature Sustainability》上发表了一项突破性研究成果。李伟教授与王飞研究员联手设计了一种创新的单原子催化剂，成功地将传统锌-空气电池（ZABs）中的缓慢四电子氧还原反应转变为快速的两电子途径，从而显著提升了ZABs性能。
    这种新型催化剂构建于二维介孔石墨烯框架之上，其FeN2S2活性位点均匀分布且完全暴露，极大地促进了电解液、氧气和电子的有效传输，并能有效限制不溶性和绝缘性固体放电产物ZnO2的生长至纳米尺寸。实验结果显示，在中性电解液条件下制备的ZAB表现出高达1.2V的工作电压，0.2mA cm^-2下的往返效率高达61%，并且在超过400小时的测试期间展现出卓越的稳定性。
    研究团队通过同步辐射X射线吸收精细结构等高级表征手段，揭示了该催化剂在不同电位下动态结构演变的详细过程。经过一个完整的充放电循环后，催化剂依然保持了优异的活性和稳定性，有力证明了其在实现高效、高能量密度以及可逆性优良的2e- ZABs方面的巨大潜力。
    这项工作不仅为高性能阴极材料的设计提供了新的指导原则，更为金属-空气类别电池的可持续发展开辟了新道路。鉴于ZABs具备更低的关键原材料依赖性以及理论上的高能量密度，这一研究成果预示着ZABs有望成为后锂离子时代最可持续的电池系统之一。