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(guò)國(guó)際合作開(kāi)發(fā)了一種可充電鋅空氣電池。這一突破性工作對(duì)于開(kāi)發(fā)更低成本、更安全的未來(lái)儲(chǔ)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(chǔ)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(wèn)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(zhǎng)時(shí)間工作。

為此，王飛團(tuán)隊(duì)與美國(guó)、德國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)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(guò)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(guò)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(shí)有望實(shí)現(xiàn)較快的動(dòng)力學(xué)，為進(jìn)一步加速空氣正極反應(yīng)的特征催化劑開(kāi)發(fā)提供了新的研究平臺(tái)。

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(shì)：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(zhǎng)循環(huán)壽命；電池可以在空氣中穩(wěn)定地運(yùn)行，簡(jiǎn)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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