【大连】大连化物所开发“可呼吸式”正极提高镍锌电池的能量密度和稳定性

【大连】大连化物所开发“可呼吸式”正极提高镍锌电池的能量密度和稳定性

大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室无机膜与催化新材料研究组（504组）杨伟申研究员和朱凯跃副研究员团队在碱性催化材料研发方面取得新进展镍锌电池并提出了新的正极设计策略。 通过在氢氧化镍正极上负载氧还原催化剂（如Pt、MnO2等），制备出“可呼吸”的氢氧化镍正极，显着提高了镍锌电池的能量转换效率和循环稳定性。

碱性镍锌电池具有能量密度高、功率密度高、安全性好、成本低等优点，在便携式电源和动力电池领域具有巨大潜力。 Ni(OH)2是最理想的镍锌电池正极之一，具有成本低、氧化还原电位高的优点。 但在充电过程中，Ni(OH)2被氧化形成NiOOH，这是一种良好的析氧(OER)催化剂，且容易在电极表面发生析氧副反应，导致电池能量转换效率低、性能差。稳定。 问题。

在这项工作中，研究团队制备了一种“透气”的氢氧化镍正极，以提高镍锌电池的能量密度和稳定性。 研究小组发现，在采用“可呼吸”正极的镍锌电池（Ni-ZnAB）中，充电过程中产生的氧气可以在放电过程中被氧还原催化剂利用，从而显着提高能量转换效率和电池的库仑效率。 效率; 同时，对电极和电解液进行了改进，电池的循环稳定性也得到了提高。 循环50小时后，传统Ni-Zn电池电解液中的锌浓度从15 g L-1下降到8 g L-1，而在Ni-ZnAB电池中则保持稳定。 另外，传统Ni-Zn电池正极侧的Ni(OH)2颗粒存在严重的开裂、脱落问题，而Ni-ZnAB电池正极侧的Ni(OH)2颗粒保持了良好的性能。纳米片形态。 最终，组装的软包电池可以在2 mA cm-2下实现100小时的高稳定性，平均能效达到85%，明显优于传统镍锌电池。 在富电解质体系中，Ni-ZnAB电池可实现高达500次循环（250小时）的超高稳定性，能量效率始终高于80%，最大功率达到98 mW cm-2，展现了Ni-ZnAB电池的优异性能。 ZnAB具有重要的应用潜力。

这项工作不仅开发了一种可利用镍锌电池副产物的透气正极，而且揭示了碱性电池在不良电解质体系中失效的根本原因，为高能量密度和高能量密度电池的设计提供了信息。高稳定性镍锌电池。 新主意。

上述工作题为“and of -Zinc with Air-”，近期发表在《德国应用化学》（德国应用化学）上，并被评选为“Very Paper”。