高性能水系鋅空氣電池催化劑

新能源與節能環保

1. 痛點問題

水系鋅空氣電池具有高理論能量密度、低成本和高安全性等優勢，被認為是理想的儲能與轉化技術之一。然而，充放電過程中空氣電極上緩慢的氧氣還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）及多反應要求不同使得對設計高性能的水系鋅空氣電池提出了挑戰，限制了其在實際應用中的推廣。

2. 解決方案

本技術通過精確調控原子和電子結構，優化中間產物的吸附行為，設計了高性能的單相雙活性位點氧化物催化劑，并借助輔助位點有效地調節了雙活性位的原子和電子環境，降低ORR和OER反應能壘和提升水系可再充鋅-空氣電池的電催化性能。

圖1 基于本技術的可再充鋅空氣電池模組太陽能綜合儲能體系（應急燈展示）

本技術面向高能量密度、長循環壽命和寬溫度范圍的應用場景，適用于長時間續航需求移動設備（如作為增程器或輔助電源，緩解電動汽車里程焦慮）、離網能源系統（偏遠地區或應急電源）、分布式儲能領域等。可適用于高性能、高安全器件的研發、生產和制造的企業或相關單位，用于開發能量密度更高、循環壽命更長、安全性更好、價格更有競爭力的二代可充電池。

擬通過技術許可方式開展成果轉化，將本技術應用在離網能源系統和分布式儲能領域中，結合可持續能源，解決能源危機和推動綠色經濟發展。

寬溫工作與長循環壽命：基于上述催化劑的水系鋅空氣電池在寬溫度范圍內（-30—— 65 ℃）表現出高的性能。電池甚至在低溫下（-20 ℃），經過138天運行之后，性能幾乎無衰減，具有良好的穩定性。

高安全性：水系鋅空氣電池具有高安全性，不易發生燃燒和爆炸等安全事故，適合在各種應用場景中使用。