新型“可呼吸式”電池正極制備成功

近日，中科院大連化學物理研究所研究員楊維慎和副研究員朱凱月團隊提出一種新型正極設(shè)計策略，通過在氫氧化鎳正極上負載氧還原催化劑，制備出“可呼吸式”氫氧化鎳正極，顯著提高了鎳鋅電池的能量轉(zhuǎn)化效率和循環(huán)穩(wěn)定性。相關(guān)成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學》。

何為“可呼吸式”？朱凱月解釋說：“電池在充電時產(chǎn)生氧氣，類似于人體‘呼氣’行為，放電時消耗氧氣則像‘吸氣’。在充電過程中正極產(chǎn)生的氧氣可以在放電過程中被氧還原催化劑利用，從而顯著提高鎳鋅電池的能量轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性?！?/p>

新型電池正極使得電極和電解質(zhì)均得到改善，電池循環(huán)穩(wěn)定性也得到提升。在循環(huán)50小時后，傳統(tǒng)鎳鋅電池電解質(zhì)中鋅的濃度從15克/升降至8克/升，而可呼吸式鎳鋅電池仍然保持穩(wěn)定。此外，傳統(tǒng)鎳鋅電池正極側(cè)的氫氧化鎳顆粒出現(xiàn)了嚴重的破裂脫落問題，而可呼吸式鎳鋅電池正極側(cè)的顆粒仍維持良好的納米片形貌。

研究人員表示，最終組裝的軟包電池能夠?qū)崿F(xiàn)100小時的高穩(wěn)定性，且平均能量效率為85%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鎳鋅電池。在富電解液的體系中，可呼吸式鎳鋅電池能夠?qū)崿F(xiàn)長達500圈（250小時）的超高穩(wěn)定性，能量效率始終高于80%，最高功率達到98毫瓦/平方厘米。

“該工作不僅開發(fā)出一種能夠利用鎳鋅電池副產(chǎn)物的‘可呼吸式’正極，同時揭示了貧電解液體系堿性電池失效的根本原因，為高能量密度和高穩(wěn)定性鎳鋅電池設(shè)計提供了新思路?！睏罹S慎說。

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