在可充电电池中，能够以可逆形式发生的电极反应对于长寿命电池而言非常重要，额外的氧化-还原反应成为人们研究提高电池容量的重要领域，但是大多数氧化-还原电极在充放电循环过程中面临着较大的电压迟滞（＞0.5 V）现象，因此导致难以接受的低能量效率。这种回滞现象通常被认为是由于在氧化还原反应过程中形成过氧化物O₂^2-二聚体物种。因此，人们认为阻止形成O-O二聚体物种是其中最为关键的一点。有鉴于此，东京大学Atsuo Yamada等报道了Na_2-xMn₃O₇材料，这种最近发现展示较高的可逆氧化还原容量，同时极化作用仅仅0.04 V。通过光谱学测试、磁性测试，作者发现Na_2-xMn₃O₇材料中存在稳定O^-·物种。通过理论计算结果，作者发现由于Mn-O键中的（σ+π）多重轨道，这种O^-·物种在热力学上比过氧结构O₂^2-物种更加稳定。

本文要点：

（1）

在Na_2-xMn₃O₇的氧化还原电极反应过程中，O^2-/O^-·的可逆循环。在低浓度O^-·条件中，O₂^2-的形成在热力学上并没有优势，因为（σ+π）轨道作用导致Mn-O键非常稳定。

（2）

本文工作首次揭示了O^2-/O^-·作为还原对在氧化还原电极的电极反应。

参考文献

Tsuchimoto, A., Shi, XM., Kawai, K. et al. Nonpolarizing oxygen-redox capacity without O-O dimerization in Na₂Mn₃O₇. Nat Commun 12, 631 (2021). 

DOI: 10.1038/s41467-020-20643-w

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20643-w