金属空气电池以其较高的理论能量密度吸引了广泛的研究兴趣。然而，以前的大多数研究都局限于在正极中施加纯氧，却牺牲了重量和体积能量密度。

有鉴于此，美国阿贡国家实验室陆俊研究员，Khalil Amine报道了一种真正的钠“空气”电池，其中电池的可充电性取决于二水合过氧化钠（Na₂O₂∙2H₂O）形成的可逆反应。

文章要点

1）研究人员通过堆叠钠金属负极，用1 M三氟甲磺酸钠浸泡在DEGDME中的玻璃纤维（Na₂SiO₃）隔膜组装成钠空气电池，其中空气以略高于1个大气压的压力流入电池中。该空气中大约含有77.03%的N₂，19.47%的O₂，0.60%的H₂，0.56%的CO₂，1.06%的Ar，1.27%的H₂O以及0.01%的其他气体。

2）该钠空气电池具有稳定的电压曲线和80个循环的长循环寿命。电池电压在随后的循环中几乎没有变化，表明电池相对稳定。因此，即使用空气代替氧气，电池也会发生可逆反应，而不会受到空气中其他活性物质的太大影响。为了降低高充电过电位，研究人员进一步使用了催化剂来促进OER。将循环寿命延长到100次以上。

3）研究发现，Na₂O₂∙2H₂O为主要放电产物。同时，通过一个双电子转移反应：

2Na + 2O₂ + 2H₂O ↔ Na₂O₂∙2H₂O 验证了Na₂O₂∙2H₂O形成和分解的可逆性。同时，在金属Na表面形成稳定的SEI层，使得负极在长循环下保持稳定。

这项研究将对真正的钠“空气”电池的开发具有重要意义，并为钠空气电池的实际应用铺平道路。

Xuanxuan Bi, et al, From Sodium-Oxygen to Sodium-Air Battery: Enabled by Sodium Peroxide Dihydrate, Nano Lett., 2020

DOI：10.1021/acs.nanolett.0c01670

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01670