高性能水系锌空气电池催化剂

新能源与节能环保

1. 痛点问题

水系锌空气电池具有高理论能量密度、低成本和高安全性等优势，被认为是理想的储能与转化技术之一。然而，充放电过程中空气电极上缓慢的氧气还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）及多反应要求不同使得对设计高性能的水系锌空气电池提出了挑战，限制了其在实际应用中的推广。

2. 解决方案

本技术通过精确调控原子和电子结构，优化中间产物的吸附行为，设计了高性能的单相双活性位点氧化物催化剂，并借助辅助位点有效地调节了双活性位的原子和电子环境，降低ORR和OER反应能垒和提升水系可再充锌-空气电池的电催化性能。

图1 基于本技术的可再充锌空气电池模组太阳能综合储能体系（应急灯展示）

本技术面向高能量密度、长循环寿命和宽温度范围的应用场景，适用于长时间续航需求移动设备（如作为增程器或辅助电源，缓解电动汽车里程焦虑）、离网能源系统（偏远地区或应急电源）、分布式储能领域等。可适用于高性能、高安全器件的研发、生产和制造的企业或相关单位，用于开发能量密度更高、循环寿命更长、安全性更好、价格更有竞争力的二代可充电池。

拟通过技术许可方式开展成果转化，将本技术应用在离网能源系统和分布式储能领域中，结合可持续能源，解决能源危机和推动绿色经济发展。

宽温工作与长循环寿命：基于上述催化剂的水系锌空气电池在宽温度范围内（-30—— 65 ℃）表现出高的性能。电池甚至在低温下（-20 ℃），经过138天运行之后，性能几乎无衰减，具有良好的稳定性。

高安全性：水系锌空气电池具有高安全性，不易发生燃烧和爆炸等安全事故，适合在各种应用场景中使用。