中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：澳大利亞莫納什大學(xué)研究人員開發(fā)出一種復(fù)合催化劑，使可充電鋅空氣電池實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)74天的穩(wěn)定充放電循環(huán)，次數(shù)高達(dá)3552次，創(chuàng)下該類電池性能新紀(jì)錄。該項(xiàng)成果發(fā)表于最新一期《化學(xué)工程雜志》。
研究示意圖。圖片來源：《化學(xué)工程雜志》
隨著清潔能源需求日益增長(zhǎng)，高效儲(chǔ)能與能源轉(zhuǎn)換技術(shù)迎來快速發(fā)展。金屬空氣電池因性能優(yōu)越、儲(chǔ)能潛力大，在電動(dòng)汽車、便攜電子設(shè)備及航空航天等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊前景。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，金屬空氣電池在放電和充電過程中分別通過氧還原反應(yīng)和析氧反應(yīng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，但這兩類反應(yīng)速率較慢，導(dǎo)致電池效率降低、循環(huán)壽命縮短。
目前常用的鉑、銣等貴金屬催化劑雖性能優(yōu)異，卻存在功能單一、資源稀缺、成本高昂等問題。而研究團(tuán)隊(duì)通過熱處理技術(shù)，將三維氮摻雜碳材料轉(zhuǎn)化為超薄碳片，并嵌入鈷、鐵原子，研制出一種新型復(fù)合催化劑。測(cè)試表明，該材料可顯著提升氧還原與析氧反應(yīng)速率，性能優(yōu)于商用貴金屬催化劑。
研究團(tuán)隊(duì)解釋說，鈷、鐵原子與氮摻雜碳的結(jié)合，增強(qiáng)了電荷轉(zhuǎn)移能力，優(yōu)化了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，突破了鋅空氣電池的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。此前，鋅空氣電池多用于助聽器等小型設(shè)備；如今，具備可充電、高功率特性的新一代電池有望更大規(guī)模應(yīng)用于電網(wǎng)儲(chǔ)能、交通運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)景。
團(tuán)隊(duì)表示，該設(shè)計(jì)理念還可推廣至燃料電池、水分解、二氧化碳轉(zhuǎn)化等其他清潔能源技術(shù)中，展現(xiàn)出廣泛的適用潛力。而且，連續(xù)穩(wěn)定循環(huán)74天，標(biāo)志著鋅空氣電池技術(shù)正從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没A段，為未來清潔能源存儲(chǔ)與利用提供了新的可能性。
