近日，復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系青年研究員王飛團(tuán)隊(duì)通過國際合作開發(fā)了一種可充電鋅空氣電池。這一突破性工作對于開發(fā)更低成本、更安全的未來儲能體系具有重要意義。

鋅空氣電池具有高理論能量密度、高安全性、低成本等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有前景的儲能技術(shù)。目前的鋅空氣電池主要使用高濃度堿性溶液作為電解液，存在一系列問題：金屬鋅負(fù)極在堿性電解液中化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)可逆性差，造成電池循環(huán)壽命短，鋅的有效利用率低，實(shí)際容量遠(yuǎn)低于理論容量；需要復(fù)雜且昂貴的催化劑體系；電池?zé)o法在空氣中長時間工作。

為此，王飛團(tuán)隊(duì)與美國、德國的研究團(tuán)隊(duì)合作，通過設(shè)計(jì)電解液的組成和調(diào)控電極表面雙電層，首次探索并成功實(shí)現(xiàn)了一種全新的基于過氧化鋅的可逆生成的反應(yīng)機(jī)制，并利用該反應(yīng)機(jī)制構(gòu)建了新型的非堿性鋅空氣電池。通過使用以三氟甲磺酸鋅為代表的具有疏水陰離子的鋅鹽作為電解液，在空氣正極表面構(gòu)筑了鋅離子富集的特征雙電層結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了鋅離子與氧氣反應(yīng)的2電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，并有效抑制了水分子參與的4電子反應(yīng)。這樣一種全新的2電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，同時有望實(shí)現(xiàn)較快的動力學(xué)，為進(jìn)一步加速空氣正極反應(yīng)的特征催化劑開發(fā)提供了新的研究平臺。

與傳統(tǒng)的堿性鋅空氣電池相比，這種非堿性鋅空氣電池具有明顯優(yōu)勢：鋅負(fù)極利用率高，從而大幅提高電池的能量密度，降低單位能量密度的電池成本；電池充放電反應(yīng)可逆性高，具有長循環(huán)壽命；電池可以在空氣中穩(wěn)定地運(yùn)行，簡化了電池結(jié)構(gòu)，降低電池組件的耐腐蝕性要求。

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