2026年7月30日，深圳大学高等研究院秦磊研究员团队与美国俄亥俄州立大学吴屹影教授团队合作，在国际化学领域旗舰期刊Journal of the American Chemical Society（JACS）上发表了题为“A KO₂-Based Solid Superoxide Reservoir for Irreversible Capacity Compensation in Superoxide-Based Na–O₂ Batteries”的研究论文。该工作首次提出将商用超氧化钾（KO₂）作为牺牲性固体超氧化物储源，主动补偿基于超氧化钠（NaO₂）的Na–O₂电池中可分解超氧化物的不可逆损耗，从而绕过催化剂设计和电解液调控的传统途径，凸显化学补偿策略在维持活性氧组分氧化还原活性中的独特潜力。深圳大学高等研究院为第一完成单位，硕士研究生邓翠怡为共同第一作者（排名第一），秦磊研究员、吴屹影教授为该文章的共同通讯作者。

可充电Na–O₂电池凭借高理论比能量以及钠、氧元素的丰度优势，被视为下一代储能技术的有力竞争者。相较于过氧化物基化学体系，以NaO₂为主要放电产物的超氧化物路线具有更低的分解过电位和更快的反应动力学，且无需额外的电催化剂。然而，该体系的实际应用受限于NaO₂的热力学不稳定性——其（1）易发生歧化反应自发生成Na₂O₂，或（2）对电解液组分发起亲核进攻，导致不可逆副产物累积，以及活性Na储量和可分解超氧化物组分的持续消耗。这些现象导致电池在宏观上表现为库仑效率（CE）受限、电压极化加剧和循环寿命急剧缩短。以往研究通常致力于通过电解液组分优化、气体扩散层（GDL）微观结构调控及阴极催化剂设计等手段来提升电池性能，但这类预防性策略不仅制备繁琐、成本高昂，更关键的是无法解决一旦形成不可逆副产物后活性Na库存的累积损失问题。本研究直接采用商用KO₂作为固体超氧化物储源，通过简单滴涂法将其预负载于GDL上，以提供一种化学计量可控、可分解的超氧化物等效源，在充电过程中通过补充活性超氧化物组分来间接弥补Na源损失。通过机理与光谱学研究表明，预负载的KO₂兼具双重职能：既可作为额外超氧化物源有效补偿早期容量损失，又能作为促进剂介导NaO₂的可逆生成。在该储源介导的补偿机制下，Na–O₂电池展现出前所未有的可逆性与长周期稳定性，在600次循环中平均库仑效率高达98.5%。本工作彻底绕开了催化剂与电解液工程设计的复杂性，有力证实了化学补偿策略在维持活性氧物种发生氧化还原反应中的关键作用，并为可充电式碱金属–氧气电池提供了一种兼具普适性与可规模化应用潜力的设计研究范式。

该研究得到国家自然科学基金（52301280）、深圳市自然科学基金（JCYJ20250604182101002、JCYJ20240813142526034）、广东省自然科学基金（2025A1515010810）、广东省青年人才项目（2024QN11C266）以及深圳大学青年教师启动基金（868-000001032171）等项目资助。

原文链接：

https://pubs.acs.org/jacsat/article/doi/10.1021/jacs.6c11101/5237000

图1. Na–O₂电池体系中使用固体KO₂作为超氧化物储源进行容量补偿的机理示意图。