高校团队研发出“平价”可充电式锌-空气电池关键材料

四月八日，记者从中南大学获悉，该校雷永鹏教授团队开发出了一种可用于可充式锌-空气电池的石墨烯气凝胶电催化剂，成本仅为铂、铱等贵金属催化剂的二十分之一，性能却可与之媲美。相关结果发表于国际著名学术期刊《美国化学会能源快报》。

雷永鹏介绍，锌-空气电池，比市面上锂离子、磷酸铁锂等电池更“高端”，理论能量密度是锂离子电池的2倍、铅酸电池的8倍。“市场中现有锂离子电池采用有机电解液，且内部易短路，使用不当会有爆炸等风险。锌-空气电池以空气中氧气为正极活性物质，以地球储量丰富的锌为负极活性物质，以水溶液为电解液，无爆炸危险，原料成本也远低于锂离子电池。是一款高能量密度、安全环保、低成本、零污染和可再生电池。”

据悉，一次锌-空气电池已用于助听产品、航海灯标和铁路信号装置等电子设备。不过，使用铂和铱等贵金属为催化剂的可充式锌-空气电池，因催化剂价格高昂，而影响了其在手机、笔记本电脑等消费性电子产品及电动汽车、无人机等载运工具中的应用。

此次，团队在催化剂的设计和电池性能方面实现了突破：以氧化石墨烯和石墨相氮化碳纳米片为重要原料，经水热自组装、冷冻干燥和热处理，制备出富吡啶氮掺杂石墨烯气凝胶催化剂，并组装了可充式锌-空气电池，电池能量密度高达872.3Whkg-1，在循环充放电234次后，性能无明显衰减，表现出优异的充放电稳定性。