來源：《中國科學(xué)報》頭版 第1版 要聞
發(fā)布時間：2023-04-12
本報訊（見習(xí)記者孫丹寧）近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員楊維慎和副研究員朱凱月團(tuán)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(fù)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(xué)》。
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(yán)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(dá)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(dá)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。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202303517
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