
可充电锌空气电池因其高能量密度、环保、安全等优点,被认为是下一代先进能源器件的有力竞争者,是我国“双碳”目标实现过程中电化学储能领域重要的关键技术之一。然而,锌空气电池快充过程类似于电解水反应,面临严重的气泡析出问题。正极氧析出反应产生的气泡附着于电极表面,导致反应活性位点失效、电解液中离子传输受阻、电解液挤出泄露等严重危害。虽然大量的工作致力于开发高活性的非贵金属双功能催化剂,但对于电极中的气泡行为及传输机理却始终缺乏完整的理论以及调控方案。

近日,清华大学化工系张如范副教授课题组在可充电锌-空气电池的高性能氧催化剂方面取得重要进展。通过精准的原子结构调控,研究人员把Mn以原子级分散进入RuO2晶格,形成特殊结构的Mn-RuO2双金属氧化物双位点催化剂,对ORR和OER均展示出具有非常高的催化活性和稳定性,所制得的锌-空气原型电池可长时间和大电流密度充放电循环。该催化剂有效避免了充电过程中的碳腐蚀问题,同时比传统的Pt/Ir/Pd基催化剂成本更低。

近日,国外研究并设计了一种高效且具有成本效益的柔性阴极制造方法,相关成果发表在《Nanomaterials》期刊上。在这项研究中,科研人员首次采用水热法在切割碳纤维(CFs)表面原位合成了一层厚的介孔Co3O4薄膜。然后,采用湿法造纸生产工艺,将碳纤维纸(Co3O4/CP,carbon fiber paper)生产为柔性锌空气电池(zinc-air battery,ZAB)。

近期,复旦大学材料科学系青年研究员王飞团队国际合作开发了一种可充电锌空气电池。1月1日,相关研究成果以《基于过氧化锌反应的可充锌空气电池》(“A rechargeable zinc-air battery based on zinc peroxide chemistry”)为题发表于《科学》(Science)主刊。

由加拿大公司Zinc8开发的锌空气混合液流电池是一种即将上市的新型锌空气电池电池,可以存储数天的能量,价格比锂离子电池便宜五倍,并且不会降解,不会有爆炸风险。Zinc8有信心其技术可以撼动整个储能市场–取代对输电网升级的需求,并使太阳能和风电场成为基本负荷。

密歇根大学领导的一个研究小组表明,就像生物脂肪储备能量在动物体内一样,新型的可充电锌电池也被集成到机器人结构中以提供更多的能量。相关研究成果发表在《科学机器人》杂志上。