尽管碱金属-氧电池可以提供比锂离子电池更大的比能量，但由于氧电极动力学缓慢和氧电极和碱金属电极上的寄生反应，往往存在功率密度、可循环性和能量效率低的问题。

近日，麻省理工学院邵阳教授，Graham Leverick采用NaNO₃/KNO₃/CsNO₃共晶盐电解液和β-Al₂O₃膜研制了一种熔盐型Na-O₂电池，其中液态Na和β-Al₂O₃之间的稳定界面比熔盐型Li-O₂电池更具优势。这种熔盐Na-O₂电池具有较高的能量(33 mW h cm^-2_geo)和功率密度(19 mW cm^-2_geo)和稳定的循环(400次循环，0.5 mA h cm^-2_geo，5 mA cm^-2_geo)。

文章要点

1）拉曼光谱、压力跟踪和滴定测量表明，熔盐Na-O₂电池的放电产物主要为Na₂O₂。硝酸根离子的氧化还原被认为是放电时形成Na₂O₂的关键。熔盐Na-Ar电池表现出NaNO3的电化学还原为Na₂O 和N aNO₂。另一方面，在O₂环境中，生成的Na₂O和NaNO₂可以进一步与O₂反应生成Na₂O₂和再生NaNO₃。

2）研究人员利用¹⁸O标记实验，证明了熔盐Na-O₂电池中的氧还原反应是通过硝酸盐介导的机制进行的，通过这种机制，NaNO₃促进了明显的2e^-/O₂整体反应生成Na₂O₂。

这项研究提出的硝酸盐熔盐Na-O₂电池为开发高能量、高功率密度的碱金属-O₂电池提供了一条新的途径，电池结构可以稳定碱金属电极。

参考文献

Yun Guang Zhu, et al, A high-rate and high-efficiency molten-salt sodium–oxygen battery,

DOI: 10.1039/d2ee01774a

https://doi.org/10.1039/d2ee01774a