具有高比能量的碱金属-O₂电池（即Li/Na-O₂）有望替代金属离子电池。然而，它们被潜在的氧化还原化学所带来的挑战所困扰，导致效率降低。Li/Na-O₂电池的这些挑战源于固体放电产物与（i）非质子电解质或（ii）固体阴极之间的界面性质。在前者中，固/液界面的反应性导致放电产物(s)和电解质的化学歧化，而在后者中，固-固界面处原子相互作用的存在/缺乏导致充电过程中产生较大的过电位损失(>1 V)。克服这些挑战的方法包括将这些因素脱钩。例如，惰性非质子电解质的使用将促进催化驱动的、表面介导的放电产物的生长，从而提供使用阴极表面改性作为杠杆以提高伏安效率和放电产物稳定性的途径，从而改善性能。

有鉴于此，普渡大学Jeffrey Greeley教授和韦恩州立大学Eranda Nikolla等人，综述了非质子碱金属-O₂电池领域的研究进展。

本文要点

1）与Na-O₂电池有关的研究主要集中在溶液介导的放电过程上。为了工程稳定的Na–O₂电池的最终目标，为研究这些系统的表面介导机理提供了依据，从而可以通过最小化溶剂效应来消除相关产物（NaO₂）的可逆形成及其稳定的放电后耦合。这些过程。

2）系统的基础研究考虑了电催化剂表面结构的潜在电子和几何特征对产物分布的影响，对于理解驱动表面介导的放电机理的关键特征是必要的。此类研究将受益于原子尺度的模拟，它可以提供在放电产物和电催化剂表面之间的固体-固体界面的关键原子相互作用的见解。

3）放电产物和电催化剂表面之间潜在的固-固界面的复杂性要求通过实验观察结果对理论计算进行严格的基准测试，这仍将是系统指导寻找最佳电催化剂的关键。此外，要使Na-O₂电池中所需的放电产物有效稳定，还需要了解导致放电产物在不同电池环境下不稳定的因素。可以通过利用涉及受控实验和理论分析的协同方法来确定一种有效的策略，以最大程度地减少放电产物在高DN溶剂中的不稳定性，从而获得与寻求最佳电催化剂相似的理解。

参考文献：

Samji Samira et al. Aprotic Alkali Metal–O₂ Batteries: Role of Cathode Surface-Mediated Processes and Heterogeneous Electrocatalysis. ACS Energy Lett., 2021.

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02506

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02506