预测数据显示,到2030年全球电池需求量将达到4500-4700吉瓦时,其中金属空气电池需求占比为500-900吉瓦时[1]。金属空气电池由金属阳极(锂、钠、钾、镁、铝、锌)和引入氧气的多孔阴极构成。根据电解质类型,可进一步分为有机体系和水系体系。其中,水系电池因采用不可燃电解质且无爆炸风险,其安全性显著优于传统有机电池。它们还具有独特的优势,如高离子电导率(通常可达100-1000 mS/cm,远超过有机电解质的1-10 mS/cm)、低成本以及强大的环境兼容性,为实际应用提供了关键支撑[2]。由于其高能量密度和环保特性,该技术已被确立为未来电池开发的候选体系。虽然锂空气电池理论上可实现3500 Wh/kg的能量密度(基于金属锂2在反应路径中),金属锂在水系电解液中会发生剧烈的析氢反应[3,4]。钠/钾负极也面临类似挑战。尽管镁/铝空气电池在水系和空气体系中具有能量密度与稳定性的优势平衡,但其仍存在严重制约商业化应用的缺陷。较低的还原电位(Mg:-2.37 V vs. SHE;Al:-1.66 V vs.SHE)导致显著的自放电现象和低于85%的库伦效率,从而限制了实际应用[5,6]。相比之下,锌空气电池(ZAB)兼具高理论能量密度(1086 Wh/kg)与高还原电位(-0.76 V vs. SHE)的优势,且能抑制枝晶生长和析氢反应,完美契合水系电池的核心优势:高安全性与高离子传导效率。作为水系电池中最具前景的电池体系,锌空气电池(ZAB)在便携式电子设备、低速电动汽车及大规模储能应用中展现出显著的应用潜力[7][8]。2 reaction pathway), metallic lithium undergoes a vigorous hydrogen evolution reaction in aqueous electrolytes [3], [4]. Sodium/potassium anode encounters analogous challenges. Despite their advantageous balance of energy density and stability in both aqueous and air systems, magnesium/aluminum air batteries encounter significant limitations that hinder their commercial viability. Their low reduction potentials (Mg: −2.37 V vs. SHE; Al: −1.66 V vs. SHE) result in substantial self-discharge phenomena and Coulombic efficiencies below 85%, consequently constraining their practical applications [5], [6]. Meanwhile, Zinc-air batteries (ZAB) combine the advantages of high theoretical energy density (1086 Wh/kg) and high reduction potential (−0.76 V vs. SHE). They are resistant to dendrite growth and hydrogen evolution reactions, perfectly aligning with the core strengths of aqueous batteries: high safety and high ionic conductivity efficiency. As the most promising battery system among aqueous batteries, ZAB demonstrate significant application potential in portable electronic devices, low-speed electric vehicles, and large-scale energy storage applications [7], [8]. 与传统锌空电池(ZABs)类似,海水基锌空电池(Seawater-based Zinc-Air Battery, S-ZAB)通过锌阳极的氧化反应与阴极处空气中氧气的还原反应实现能量转换[9]。放电过程中,锌阳极失去电子形成Zn2+与此同时,电子通过外电路传输至阴极[10][11]。在阴极处,氧气获得电子并与水反应生成氢氧根离子(OH−相反,在充电过程中反应沿逆向进行。锌作为优选阳极材料在地球上储量丰富且易于获取,其工业级锌锭电极材料的成本仅为工业级金属锂的2.75%(每吨仅2200美元)[1],这使得S-ZAB在大规模应用中具有竞争优势。空气中的氧气作为阴极活性物质,无需额外存储装置,从而有效降低电池体积和重量[12][13]。此外,完整的反应过程不会排放有害气体,从而赋予该电池环保特性[14]。锌阳极在水系体系中的高稳定性已被证实有助于拓宽锌空气电池电解液的选择范围。海水占全球水资源的96.5%[9]。采用海水作为电解液可充分发挥其储量丰富、分布广泛的优势,从而显著降低电池成本,同时缓解淡水资源消耗问题。研究表明,海水基锌空气电池(S-ZAB)能从系统层面进一步优化电池成本,使其成为解决能源问题并降低淡水资源依赖的有效技术。这为将清洁能源与水资源整合至电池技术提供了发展方向[15]。 尽管S-ZAB具有广阔的应用前景,但其实际应用仍面临诸多重大挑战。其中,阴极动力学过程极为缓慢,导致电池极化严重、能量转换效率低下[16][17]。此外,海水中存在的腐蚀性Cl−当浓度高达0.54 M时,氯离子极易吸附在催化剂活性位点上[18]。这不仅会毒化活性中心,阻碍氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)过程,还会引发催化剂的腐蚀与溶解,显著降低其活性和稳定性,从而严重影响电池的循环寿命和整体性能[19]。与传统ZAB相比,硫改性锌空气电池(S-ZAB)由于氯离子在活性位点的竞争吸附作用,其初始ORR/OER动力学性能略低,但通过腐蚀防护策略的运用,其长期循环稳定性逐渐改善(表1)。因此,开发能有效抑制Cl−吸附能力、加速ORR/OER反应动力学并展现高稳定性与耐久性的材料,已成为推动S-ZAB从实验室走向实际应用的关键突破点[20]。值得注意的是,该领域现有综述主要集中于传统ZAB催化剂设计,对海水电解质中Cl−腐蚀这一关键挑战的关注明显不足。尽管部分研究已认识到Cl−腐蚀作为关键瓶颈问题,现有研究缺乏对针对性缓解策略的系统性整合与深入分析。据我们所知,尚未有综述论文全面整合抑制Cl−腐蚀的核心方法,亦未阐明其在提升氧还原反应(ORR)与析氧反应(OER)动力学中的协同机制。近年来,研究者们围绕这一核心问题开展了广泛深入的研究,取得了一系列显著成果。通过实施结构保护策略,可构建有效屏障直接阻隔Cl−催化活性位点的吸附与渗透,同时优化催化结构稳定性以确保ORR/OER性能。通过电子态调控策略,精确优化活性位点的电子结构,削弱Cl与活性位点间的键合相互作用,从而抑制吸附并提升催化反应动力学。−核心机制涉及调控界面相互作用以增强对Cl的排斥力−这降低了其界面富集程度。这种调控机制同时提升了电荷转移动力学与结构相容性,从而协同优化催化活性和运行稳定性。本文将对上述研究进展进行系统性综述。%%通过将这些策略与氯诱导催化剂降解的实际瓶颈问题相衔接,本综述填补了重要研究空白,并凸显其在推动固态锌空气电池(S-ZAB)商业化进程中具有的时效意义与学术价值。−针对诱导催化剂降解这一关键问题,本综述填补了重要研究空白,并强调了其在推进固态锌空气电池(S-ZAB)商业化进程中具有的时效性与学术价值。