成本低 寿命长 新型“空气电池”问世

     01-03 08:23 显示图片

本报讯（记者 彭德倩）近日，复旦大学材料科学系青年研究员王飞团队通过国际合作开发了一种可充电锌空气电池。1日，相关研究成果发表于《科学》主刊。这一突破性工作对于开发更低成本、更安全的未来储能体系具有重要意义。

锌空气电池具有高理论能量密度、高安全性、低成本等优点，是一种具有前景的储能技术。目前的锌空气电池主要使用高浓度碱性溶液作为电解液，存在一系列问题：金属锌负极在碱性电解液中化学稳定性和电化学可逆性差，造成电池循环寿命短，锌的有效利用率低，实际容量远低于理论容量；需要复杂且昂贵的催化剂体系；电池无法在空气中长时间工作。

为此，王飞团队与美国、德国的研究团队合作，通过设计电解液的组成和调控电极表面双电层，首次探索并成功实现了一种全新的基于过氧化锌的可逆生成的反应机制，并利用该反应机制构建了新型的非碱性锌空气电池。通过使用以三氟甲磺酸锌为代表的具有疏水阴离子的锌盐作为电解液，在空气正极表面构筑了锌离子富集的特征双电层结构，从而实现了锌离子与氧气反应的2电子转移反应，并有效抑制了水分子参与的4电子反应。这样一种全新的2电子转移反应，同时有望实现较快的动力学，为进一步加速空气正极反应的特征催化剂开发提供了新的研究平台。

与传统的碱性锌空气电池相比，这种非碱性锌空气电池具有明显优势：锌负极利用率高，从而大幅提高电池的能量密度，降低单位能量密度的电池成本；电池充放电反应可逆性高，具有长循环寿命；电池可以在空气中稳定地运行，简化了电池结构，降低电池组件的耐腐蚀性要求。

作者：彭德倩