兼具高安全性、环境友好性以及低制造成本等优势的水系电池被广泛认为是锂离子电池在大规模储能中的关键替代品。应用天然海水作为电解液组分是拓宽海水资源应用面的重要举措,也是缓解淡水危机的有效策略。溶解氧海水电池（SWBs）直接采用海水作为电解液,用于为水下小功率设备长时间供能,在军事领域、海洋探索以及海洋环境监测等方面具有广阔的应用前景,尤其因其敞开体系的特点在深海等极端环境下具有天然优势。然而正极缓慢的氧还原反应（ORR）动力学以及在低氧环境下的低活性等问题桎梏了其发展。海水基二次锌离子电池是最近兴起的运用海水作为电解液的新型储能器件,具有高安全性和高理论容量等优势,但是负极枝晶生长、金属腐蚀以及杂离子干扰等因素限制了其大规模应用。从上述两种器件的关键问题出发,本文分别基于材料结构设计、电解/电解质界面优化和器件构建等方面展开了研究工作,显著提升了海水基电池器件的电化学性能和使用寿命,为拓宽海水电解液在储能领域的应用提供了新的思路。围绕电极界面优化主要开展以下工作:1.溶解氧海水电池正极亲氧催化剂设计及贫氧环境电池性能研究。利用微波超快合成N配位的铁单原子石墨烯/碳纳米管（Fe-N-G/CNT）杂化催化材料,构建G/CNT界面,基于双纳米碳本征费米能级差异造成的电荷分离提升Fe-N4中心催化活性。利用界面处双吸附位点作用强化氧捕集能力,提升海水电池在贫氧环境下的工作能力。当溶解氧（DO）含量小于0.4 mg·L-1时,Fe-N-G/CNT基SWBs可正常工作,电压维持在1.18 V,而Pt/C基则出现明显的电压降无法正常工作。构建亲氧催化正极有助于打破SWBs应用地域限制,拓宽应用领域。2.乙二胺四乙酸（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid,简称EDTA）是一种螯合剂,可优化电解液成分,提升锌负极稳定性,实现抗腐蚀、无枝晶的锌负极。系统探究了EDTA作为Zn SO4电解液添加剂对于抑制腐蚀以及枝晶产生的作用,提出了独特的“动态螯合”机理,提供了锌负极保护的新思路。EDTA可促进均匀Zn2+成核,从而构建稳定的电极/电解液界面,显著提升了在大电流密度(5m A·cm-2)下循环稳定性（3000 h）。在海水基电解液中依然保持良好的保护效果,海水基Zn/V2O5电池循环1000圈,容量保持率高达68.14%。EDTA的加入有效保护了海水基锌离子电池负极,为海水电解液的应用打下坚实的基础。