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非質子鋰氧（Li-O₂）電池憑借其超高的理論比能量而受到廣泛關注，然而該電池卻存在嚴重的障礙，如反應動力學緩慢和不希望的寄生反應等。目前，已探索了分子催化劑（氧化還原介質，RMs）來催化Li-O₂電池中的氧電化學，但為了充分發揮Li-O₂電池的性能，有必要深入了解RM的催化機制。

在此，鄭州大學周震教授、吉林大學魏英進教授及中科院大連化物所彭章泉研究員等人系統而全面地總結了最近更新的RM（有機、有機金屬和無機化合物）在 Li-O₂電池中的開發和應用。具體來說，作者首先介紹了RM的基本工作、設計原理及與RM相關的最新發展；然后重點介紹RM在Li-O₂電池中的應用所遇到的挑戰；最后，作者總結了對在 Li-O₂電池中制備有效RM的剩余問題和未來研究機會的看法，將從以下五個方面進行展望：

1）了解Li₂O₂與RMs的氧化動力學；

2）調控RMs的分子結構；

3）優化RMs輔助Li-O₂電池的組件；

4）分析RMs的催化效率；

5）探索尋找新型RMs的指導方針。

圖1. FePc在Li-O₂電池中的OER催化機理及性能

客觀地說，使用RM是解決Li-O₂電池反應動力學遲緩的最有希望的方法，但仍需要更先進的實驗、計算和應用研究來推進RM輔助Li-O₂電池的實際開發。作者認為，未來對實用Li-O₂電池的研究應主要集中在以下三個方面：

（1）探究Li-O₂電化學的基本機制。將理論建模、電化學測量與光譜方法和在線技術相結合，可以識別Li-O₂電池中可能發生的電化學和化學反應；

（2）進一步優化電池組件。未來應考慮將RMs錨定在電極表面或將RMs引入電池組外的工作氣體中，這樣可以在保持RMs催化功能的同時克服溶解特性的限制；

（3）探索真正意義上的鋰空氣電池。設計O₂選擇性膜是確保電池在恒定O₂氣氛下工作的可行策略，從而間接實現Li-O₂電池在環境條件下的運行。

此外，應進一步研究空氣中其他氣體對電池性能的影響，以最終實現真正的鋰空氣電池。

圖2. 抑制RM氧化還原穿梭的策略

Redox Mediators for High-Performance Lithium-Oxygen Batteries, National Science Review 2022. DOI: 10.1093/nsr/nwac040

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周震/魏英進/彭章泉NSR綜述: 用于高性能鋰氧電池的氧化還原介質

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