网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

科学家开发新型锌空气电池催化剂,可运行超过300小时

0
分享至

这种耐用催化剂基于尖晶石,尖晶石是由镍、铁和氧组成的天然矿物,例如镍磁铁矿。



化学家揭开了一个秘密,可能将锌空气电池转变为终极可充电动力源。

达姆施塔特工业大学的研究人员开发出一种多功能复合材料,使可充电锌空气电池成为可能。

使这类电池可充电一直异常困难,因为在电池内部调控复杂的化学反应构成了重大技术障碍。为应对这一挑战,Jörg J. Schneider 教授领导的研究团队证明,一种由铁、镍和碳制成的新型复合材料可以稳定这些内部过程。

有趣的是,这一进展使可充电锌空气电池能够实现长达300小时的连续运行。
“组装后的二次锌空气电池在恒电流充放电测试中可循环超过300小时,”团队表示。

高效混合催化剂

锌空气电池一直是不太起眼的一次性动力源,主要用于助听器。已知这类电池的储能可达锂离子电池的五倍。但由于在充电过程中控制其复杂的内部化学几乎不可能,它们一直是一次性使用。

团队通过将铁、镍和氧制成的纳米级尖晶石颗粒牢固附着在富含氮和磷的碳材料上解决了这一问题。

尖晶石因其独特特性已在材料科学和电气工程中广泛使用。这种新型材料利用这些特殊的电化学性质,充当持久的内部催化剂。

此前,镍铁氧体是用于驱动可充电锌空气电池内部氧反应催化剂的基础构建单元。

但这些催化剂面临化学活性低和稳定性差的问题,限制了它们在可充电锌空气电池中的应用。为解决这一问题,研究人员通过将微小的镍铁氧体立方体包裹在氮磷掺杂的碳纳米角中,制成了一种混合催化剂。

这种碳外壳提供快速的电子和物质传输,同时产生大量活性反应位点。该结构还保护铁氧体颗粒免于团聚或溶解,从而得到更耐用、更有效的催化剂。

锂,让位吧

这种催化剂表现出令人印象深刻的电化学性能:半波电位高达0.79 V,塔菲尔斜率低至56.5 mV/dec,并具有高效的四电子氧还原路径。

在完整锌空气电池单电池中测试时,它实现了54 mW/cm²的最大功率密度,几乎是标准铂和钌催化剂所设定的28 mW/cm²基准的两倍。

在实验室测试中,该催化剂通过稳定“三相界面”——即固体催化剂、液体电解质和环境氧相互作用的界面——实现了长达300小时的连续运行。因此,该材料能够维持可靠、长期电池功能所需的稳定化学条件。

锌空气技术在成本、安全性和可扩展应用方面相较锂离子系统具有明显优势。锂、钴和镍面临严重供应链问题,而锌、铁和碳等材料全球储量丰富且采购经济。此外,锌空气电池使用不可燃的水基电解质,消除了与锂离子电池相关的危险热失控火灾风险。

虽然中等功率密度使其不太适合快充消费电子产品,但其高能量密度使其非常适合用于支持太阳能和风能的固定式电网储能。最终,规模化锌空气电池还可能作为重型运输和电动汽车的高效远程电源组。

如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
俄总统新闻秘书:希望近期安排美总统特使与普京会面

俄总统新闻秘书:希望近期安排美总统特使与普京会面

新华社
2026-10-20 19:48:04
2026年补贴标准,退休人员年满70-75岁,能获得什么待遇

2026年补贴标准,退休人员年满70-75岁,能获得什么待遇

白昼说故事
2026-08-17 11:14:53
疯了!马斯克罕见摊牌:乌克兰用的是星盾不是星链!

疯了!马斯克罕见摊牌:乌克兰用的是星盾不是星链!

麓谷隐士
2026-10-20 00:05:04
詹姆斯坐老板直升机通勤,萧华回应:完全没问题

詹姆斯坐老板直升机通勤,萧华回应:完全没问题

林间小温柔
2026-10-21 03:35:16
广州两条地铁冲刺年底开通,最新进展来了

广州两条地铁冲刺年底开通,最新进展来了

宝哥精彩赛事
2026-10-21 01:37:55
丢人丢到日本?孙颖莎拒11月4日生日应援,日媒夸,部分中国球迷辱骂抹黑

丢人丢到日本?孙颖莎拒11月4日生日应援,日媒夸,部分中国球迷辱骂抹黑

东方不败然多多
2026-10-21 01:16:39
去社保局一问,心凉了半截:灵活就业的人,这回真得算算账了

去社保局一问,心凉了半截:灵活就业的人,这回真得算算账了

白米饭怎么吃
2026-09-29 07:44:53
如果中国敢拿下东沙岛,美就炸平全部的南海人工岛礁

如果中国敢拿下东沙岛,美就炸平全部的南海人工岛礁

执笔写思念
2026-10-15 12:09:54
全岛被灭口,这片也能上映?

全岛被灭口,这片也能上映?

战争电影精选
2026-10-20 13:12:44
欧冠前瞻丨巴黎2-4巴萨:新欧冠之王PK全胜之师

欧冠前瞻丨巴黎2-4巴萨:新欧冠之王PK全胜之师

体育世界
2026-10-20 12:20:12
我考了四年公务员,终于承认了一个残酷的现实:我永远考不上

我考了四年公务员,终于承认了一个残酷的现实:我永远考不上

军闻新大门
2026-10-18 23:46:34
医生发现,凡是‌头发白得早‌的人,大多都有 4个 共性,留意观察

医生发现,凡是‌头发白得早‌的人,大多都有 4个 共性,留意观察

健康之光
2026-10-17 09:10:24
奇才前锋迪班萨脚踝扭伤,确定缺席赛季揭幕战

奇才前锋迪班萨脚踝扭伤,确定缺席赛季揭幕战

篮坛第一线
2026-10-21 03:59:42
仅差73个!杜兰特迎来神级里程碑,科比的纪录也保不住了

仅差73个!杜兰特迎来神级里程碑,科比的纪录也保不住了

微评体育圈
2026-10-20 19:40:46
上海一女神太漂亮了,身高170五官精致,美得让人移不开眼

上海一女神太漂亮了,身高170五官精致,美得让人移不开眼

手工制作阿歼
2026-10-19 15:32:59
草根歌手王二妮身份被揭穿,瞒了观众十几年,原来一直在伪装?

草根歌手王二妮身份被揭穿,瞒了观众十几年,原来一直在伪装?

汉字笔迹心理分析
2026-09-05 00:38:13
澳洲高薪紧缺职业曝光, 年薪最高$20万! 扩招94%, 实在太缺人

澳洲高薪紧缺职业曝光, 年薪最高$20万! 扩招94%, 实在太缺人

澳微Daily
2026-10-20 14:59:00
9天暴跌4万亿!英伟达一夜跌没一个腾讯,AI泡沫真的要来了?

9天暴跌4万亿!英伟达一夜跌没一个腾讯,AI泡沫真的要来了?

呼呼历史论
2026-10-21 01:48:16
意外!蓉城再次错失夺冠最佳时机,下一轮踢英博又成天王山之战

意外!蓉城再次错失夺冠最佳时机,下一轮踢英博又成天王山之战

懂个球
2026-10-21 00:47:14
皇马媒体点赞恩德里克塞维利亚之战表现,穆帅明确拒绝曼联一月份求购

皇马媒体点赞恩德里克塞维利亚之战表现,穆帅明确拒绝曼联一月份求购

福酱的小时光
2026-10-20 06:40:25
2026-10-21 04:36:49
知新了了
知新了了
专注于新知、科普的传播
6692文章数 2294关注度
往期回顾 全部

科技要闻

新版MiniMax,能和DeepSeek掰手腕吗?

头条要闻

距中国台湾110公里 日美出动6万人大举军演为历史之最

头条要闻

距中国台湾110公里 日美出动6万人大举军演为历史之最

体育要闻

巴拉克:天生亚军与漫长极夜

娱乐要闻

刘恺威承认新恋情,打球认识

财经要闻

抄底万达之后 私募大佬又对恒大下手了

汽车要闻

黑科技一次看全 2026奇瑞全球创新大会干货汇总

态度原创

数码
本地
手机
教育
公开课

数码要闻

Mac版Perplexity Computer新增端侧模式,要求36GB统一内存

本地新闻

一场垂直登高赛跑出了"山城"的真正内核

手机要闻

iPhone Duo铰链上方屏幕按压会下陷起皱 苹果尚未说明是否影响耐用性

教育要闻

悲哀!16岁男孩沉迷游戏,父亲怒摔手机,儿子多日拒上学,父母花8999元重买手机,才换回孩子上学

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版