大連化物所制備新型“可呼吸式”電池正極

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中新網(wǎng)大連4月11日電 (記者 楊毅)記者11日從中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡(jiǎn)稱“大連化物所”)獲悉，該所研究員楊維慎和副研究員朱凱月團(tuán)隊(duì)近日在堿性鎳鋅電池研發(fā)方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)提出了一種新型正極的設(shè)計(jì)策略，通過(guò)在氫氧化鎳正極上負(fù)載氧還原催化劑，制備出了“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)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上，該工作的第一作者是大連化物所博士研究生謝威立。

電池是日常生活中使用最廣泛的物品之一，在便攜電源和動(dòng)力電池領(lǐng)域中，堿性鎳鋅電池因其具有能量密度大、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)而極具發(fā)展?jié)摿Α溲趸囀亲顬槔硐氲逆囦\電池正極之一，具有成本低、氧化還原電位高等優(yōu)點(diǎn)。然而在充電過(guò)程中，氫氧化鎳被氧化后容易在電極表面發(fā)生析氧副反應(yīng)，導(dǎo)致電池的能量轉(zhuǎn)化效率低，并且循環(huán)穩(wěn)定性差。

本工作中，研究團(tuán)隊(duì)制備了一種新型的“可呼吸式”氫氧化鎳正極。

據(jù)大連化物所研究員副研究員朱凱月介紹，電池在充電時(shí)產(chǎn)生氧氣，類似于人體‘呼氣’的行為，而放電時(shí)消耗氧氣就像“吸氣”一樣。在充電過(guò)程中正極產(chǎn)生的氧氣可以在放電過(guò)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。

同時(shí)，鎳鋅電池的電極和電解質(zhì)均得到改善，電池的循環(huán)穩(wěn)定性也得到提升。在循環(huán)50小時(shí)后，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(wèn)題，而鎳鋅電池正極側(cè)的顆粒仍維持良好的納米片形貌。

大連化物所研究員楊維慎表示，該工作不僅開(kāi)發(fā)出了一種能夠利用鎳鋅電池副產(chǎn)物的“可呼吸式”正極，同時(shí)，它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)定性鎳鋅電池的設(shè)計(jì)提供了新思路。下一步，團(tuán)隊(duì)將增大可呼吸正極活性物質(zhì)和催化劑的載量，并重點(diǎn)解決鋅負(fù)極鈍化問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)高能量密度和高循環(huán)穩(wěn)定性的鎳鋅電池。(完)

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