通过第一性原理计算理解可充电锂氧气电池学术资讯

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能源存储对人类社会非常重要，从智能电网到电动汽车都离不开能源存储系统。当前锂离子电池已难以满足人类对大规模能源存储的需求。拥有高达~3500 Wh kg-1的理论能量密度Li-O2电池有望解决这一问题。深入理解Li-O2电池的电化学反应对于攻克这一电池体系发展所面临的问题至关重要。然而，利用传统实验手段在原子尺度进行该方面的研究成本很高，也非常困难。随着超级计算机和高性能计算的发展，计算机模拟大大加速了材料科学的发展。其中，利用第一性原理计算可以在原子尺度准确预测材料的基本性质和反应机理。因此，第一性原理计算逐渐成为深入理解Li-O2电池的有力工具。

在本综述中，南开大学周震课题组详细介绍了利用第一性原理计算研究二次Li-O2电池的理论框架与最新进展。其中主要包括氧析出（OER）和氧还原（ORR）反应过程的研究、正极反应催化剂活性的研究、产物Li2O2电学、磁学性质和电荷转移的研究以及Li-O2电池中电解液稳定性的研究。此外，还总结了利用第一性原理计算研究Li-O2电池过程中面临的一些挑战以及未来可能的研究方向。Li-O2电池还处于一个发展中的阶段，还有许多问题需要进一步通过实验与理论计算相结合深入研究。希望本综述能促进对Li-O2电池电化学反应的理解，最终加快Li-O2电池的实用化进程。

相关结果发表Batteries & Supercaps 上，文章的第一作者是南开大学的博士研究生张旭。

该论文作者为：Xu Zhang, An Chen, Menggai Jiao, Zhaojun Xie, Zhen Zhou

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