锌空气电池迎来新突破：双原子催化剂破解发展瓶颈

在全球储能技术竞赛中，锌空气电池（ZABs）因其轻量化、高安全性和低成本潜力备受关注。与依赖稀缺易燃材料的锂离子电池不同，锌空气电池通过锌与空气中的氧气反应产生电能，理论能量密度更高且过热风险更低。然而，其发展长期受限于氧还原反应（ORR）效率低下，导致能量转换不足和电池寿命缩短。

双原子催化剂：打破性能瓶颈的关键

日本东北大学研究团队在张迪助理教授带领下，开发出突破性的双原子催化剂（Fe₁Co₁-N-C），通过将铁（Fe）和钴（Co）原子嵌入氮掺杂的多孔碳结构中，显著提升了ORR效率。研究团队首先通过计算模型分析碱性环境下的ORR机制，随后采用模板法和CO₂活化技术，构建出具有优化孔径的催化剂结构，确保反应物高效传输。

实验结果令人振奋：

• 性能超越铂催化剂：Fe₁Co₁-N-C的ORR活性远超传统铂基催化剂（Pt/C）。
• 超高能量密度：搭载该催化剂的锌空气电池实现1.51伏开路电压，能量密度达1079瓦时/千克锌（Wh kgZn⁻¹），远超同类水平。
• 卓越稳定性：在3600小时运行和7200次循环后仍保持高效，远超现有电池寿命。

低成本与规模化潜力

铁和钴的储量远高于铂，使得双原子催化剂更具成本优势，为锌空气电池的大规模应用铺平道路。研究团队下一步将聚焦于原子配对的精准调控，并探索ORR活性位点的作用机制，以进一步提升能源转换效率。

这项研究不仅为锌空气电池的实际应用提供了关键技术支撑，也为未来电动汽车和可再生能源存储系统的发展开辟了新路径。