近日，我校材料學院王雷教授和黃揚博士在Advanced Energy Materials（影響因子：21.875）上發表題為“Strategies toward stable nonaqueous alkali metal-O2 batteries”的綜述性論文（10.1002/aenm.201900464）。深圳大學為論文第一通訊單位。
近十年來，新能源電動汽車得到了蓬勃發展，但當前的鋰離子電池技術難以滿足電動汽車長續航里程的需求。因此，人們迫切期待高能量密度和高輸出功率的新電池技術。由鋰、鈉、鉀等堿金屬與氧氣組成的空氣電池因能量密度高、成本低等優勢，贏得了業界廣泛關注，但此類電池也存在空氣電極副反應嚴重、電解液不穩定、堿金屬負極易產生枝晶和體積膨脹、電池生命周期短等缺點，使得二次堿金屬空氣電池的前景不容樂觀。如何提高正極材料在高電位和富氧自由基條件下的穩定性，如何提高電解液對氧自由基的耐受性以及與堿金屬負極的匹配性，如何抑制堿金屬負極的枝晶生長和體積膨脹，提高負極的穩定性，這些都是目前堿金屬空氣電池研究中的難點和熱點。
針對當前在提高堿金屬空氣電池穩定性上的研究進展，該文章從正、負極材料以及有機電解液三個方面系統闡述了導致堿金屬空氣電池穩定性不足的深層機理，并分別總結分析了提高空氣正極、堿金屬負極和有機電解液穩定性的有效策略。其中，提高空氣正極穩定性的方法包括設計固相催化劑降低充電過電位、碳正極表面包覆、設計無碳無粘結劑的正極以及開發新型的正極氧化還原反應；負極方面的研究思路包括設計負極保護層和人工SEI膜，或采用合金等負極取代金屬負極；在提高有機電解液穩定性方面，主要的策略包括合成穩定的溶劑分子和鋰鹽、提高電解液濃度、使用氧化還原介質等電解液添加劑或改變電化學反應路徑等。除了對目前提高堿金屬空氣電池穩定性的策略進行總結外，作者還展望了未來在機理、材料和器件結構上進一步提高電池穩定性的研究思路。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900464
