提高碱性镍锌电池的效率和耐久性

提高碱性镍锌电池的效率和耐久性

提高碱性镍锌电池的效率和耐用性。

镍锌电池具有输出电压高、理论比能量高、安全性好、成本低等优点，具有广阔的应用前景，但可充电碱性镍锌电池存在与正极析氧副反应相关的重大问题，导致其能量效率低、稳定性差。

现在，中国科学院大连化学物理研究所（DICP）的研究团队提出利用镍锌电池中的横向析氧反应（OER），通过在阴极耦合氧还原反应（ORR）的电催化剂，构建空气吸收阴极。

这种新电池是一种带有空气呼吸阴极的镍锌电池（Ni-ZnAB），采用稀薄电解质的袋式电池设计，具有超长寿命和超高能效，性能远远优于镍锌电池和锌空气电池（ZAB）。

Ni-Zn体系充电过程中不可避免的OER现象降低了能量效率和库仑效率，导致储能和释放能力较差。虽然可以通过控制充电电压、添加电解液添加剂等手段部分抑制正极中的OER，但遗憾的是这些策略不足以完全解决Ni-Zn体系中的OER问题。

这种新方法可以让充电过程中通过 OER 产生的氧气在放电过程中得到利用，类似于空气呼吸机制。在这些 Ni-ZnAB 电池中，阴极中的 OER 不再是充电过程中不良的副反应。

此外，氢氧化镍的库仑效率损失可以通过ORR来补偿，与传统Ni-Zn电池相比，新型Ni-ZnAB电池的循环稳定性和能量效率明显提高。

由于电解液和电极的稳定，软包型镍锌AB电池表现出优异的100小时循环性能，容量为45mAh。此外，它的平均能量效率为85.1％，表明镍锌AB电池具有实际应用的潜力。

为了进一步提高循环稳定性，设计了富电解液的模具型镍锌AB电池，可提供500次循环的超高稳定性，能量效率在80%以上，与镍锌相比有显著的提高。

“我们的研究结果强调了在镍锌电池中加入空气呼吸阴极以提高其稳定性和能源效率的重要性，并展示了镍锌 AB 电池作为设计高稳定性镍锌电池的宝贵指南的潜力，”

期刊参考：

Weili Xie、Zhu、Yang、Jiang、Li、Wang、Yang。利用空气吸收阴极提高碱性镍锌电池的能量转换效率和耐用性。 ，2023 年；DOI：10.1002/anie。