社会的飞速发展及环境面临的巨大挑战,不断促使了人们对能量储存设备的容量需求,具备极高的理论能量密度的锂空气电池因而备受人们的关注。然而,尽管锂空气电池存在着非常吸引人的潜在应用前景,目前的锂空气电池还依然存在着许多基础科学问题和工程问题亟待解决,比如过电势高、能量效率低、电解液不稳定、循环可逆性差等,离实用化还有很大的距离。对于这些问题的本质来源,研究者们已经做了大量的实验和理论模拟工作,但是认识仍然十分不足,特别是对非水锂空气电池中空气电极表面发生的氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction,ORR）和氧析出反应（Oxygen Evolution Reaction,OER）的缓慢动力学,以及催化剂的催化机理,急需更深刻、准确的理解。为了从分子原子层次理解催化剂的作用方式和本质,降低充电过电势,本文采用了第一性原理计算方法,以α-MnO2作为催化剂,构建了放电产物Li2O2和催化剂α-MnO2之间的界面结构模型,并进行了台阶表面的OER催化反应路径的研究。第一部分:首先选择催化剂α-MnO2（100）面与放电产物Li2O2（001）面进行了晶格匹配,获得了α-MnO2（100）面与Li2O2（001）面的界面结构,然后通过不断调整Li2O2（001）面与α-MnO2（100）面之间的距离,进行优化,寻找到α-MnO2（100）面和Li2O2（001）面最稳定的界面结构;随后,对该界面结构进行了态密度（DOS）性质分析,发现暴露在真空中的第一层和靠近界面的Li2O2单层具有金属性,但中间的Li2O2层仍是绝缘的。第二部分:在已经确定的最稳定的界面结构的基础上,进行台阶表面的构建,由于台阶表面具有较好的导电性,连通了Li2O2顶层表面与界面之间的导电通道;然后研究了在台阶表面上以三条不同反应路径进行OER反应的机理。通过计算这三条不同反应路径下的平衡电压、充电电压和过电势的大小,对比得出了α-MnO2作为催化剂的良好催化活性以及缺陷、掺杂等不同因素对α-MnO2催化剂的催化活性的影响。结果表明α-MnO2作为锂空气电池的良好催化剂,在与Li2O2台阶表面相配合的情况下更能提升α-MnO2的催化作用;此外,存在O缺陷时对提升α-MnO2的催化性能影响不明显,Co掺杂后的效果则与具体的分解路径相关。本文寻找出了α-MnO2（100）面和Li2O2（001）面的最稳定的界面结构,提出了新颖的台阶表面模型,并探索了Li2O2在台阶表面上充电过电位较低的氧析出反应路径,这些工作将有助于开发更高性能的锂空气电池。