鋅空氣電池以原材料常見和能量密度高有著誘人的應(yīng)用前景，但充電困難一直桎梏著其發(fā)展。如今，科研人員研制出高性能和低成本催化劑，將打破這一瓶頸，使鋅空氣電池具有優(yōu)異的充電性能，擴大其應(yīng)用范圍。

上述研究于當?shù)貢r間8月14日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)雜志《先進材料》（AdvancedMaterials）。科研人員來自澳大利亞悉尼大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的科研團隊。該論文的通訊作者悉尼大學(xué)化學(xué)和生物分子工程學(xué)院的教授陳元稱，“迄今為止，可充電的鋅空氣電池所用的都是昂貴的貴金屬催化劑，比如鉑和氧化銥制成。相比之下，我們的方法生產(chǎn)出的是一系列高性能和低成本的催化劑。”

可充電鋅空氣電池來自悉尼大學(xué)官網(wǎng)

鋅空氣電池是金屬空氣電池的一種，是以空氣中的氧為正極活性物質(zhì)，金屬鋅為負極活性物質(zhì)，堿性溶液為電解液，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。因為鋅是自然界中資源分布較廣的金屬元素，所以其在電極材料的成本上要遠低于鋰離子電池。此外，悉尼大學(xué)的新聞稿稱，鋅空氣電池可以儲存更多的能量，理論上其儲電量是鋰離子電池的5倍。更重要的是，鋅空氣電池也更安全、更環(huán)保。

鋰離子電池很輕便，供電效率高，但其含有增壓的、可燃的材料，一旦內(nèi)部發(fā)生短路，就會產(chǎn)生非常嚴重的后果。據(jù)外媒報道，鋰離子電池被證明是三星GalaxyNote7智能手機去年爆炸起火的元兇。三星后來調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其手機電池供應(yīng)商SamsungSDI和ATL的鋰離子電池都存在缺陷，這種缺陷會導(dǎo)致內(nèi)部短路，從而引起爆炸起火。

不過，充滿很好應(yīng)用前景的鋅空氣電池由于充電困難，目前僅用在助聽器、某些攝像機，以及鐵路運信號裝置上。

所以，陳元等人的科研團隊制作了包含常見的鐵、鈷、鎳等元素的金屬氧化物。這些新催化劑是通過同時控制下列成分制備的：組成、尺寸和富含金屬的金屬氧化物如鐵、鈷和鎳的結(jié)晶度。最終該團隊所研制出無定形雙金屬氧化物-石墨烯復(fù)合物可作為可充電鋅空氣電池的雙功能氧化電化學(xué)催化劑。

該論文的第一作者悉尼大學(xué)信息技術(shù)與工程學(xué)院的博士李偉稱，用新型催化劑開發(fā)的鋅空氣電池的試驗證明其具有優(yōu)異的可在充電性能。研究人員通過120小時對這種新型鋅空電池進行60次充放電循環(huán)，發(fā)現(xiàn)電芯僅損失不到10%的效力。陳元表示，“為了我們的社會實現(xiàn)更加可持續(xù)的金屬空氣電池，我們正在解決相關(guān)技術(shù)挑戰(zhàn)。”