成果發(fā)布 | 高性能水系鋅空氣電池催化劑
文章來源：新能源網(wǎng) 更新時間：2025-03-14 09:30:49
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所屬領(lǐng)域：新能源與高效節(jié)能/鋅空電池/電催化；
技術(shù)領(lǐng)域：先進制造；新材料；環(huán)境保護與資源綜合利用；現(xiàn)代交通(含新能源/智能汽車)；鋅空電池；新能源；催化劑；電催化。
二、項目介紹
1. 痛點問題 水系鋅空氣電池具有高理論能量密度、低成本和高安全性等優(yōu)勢，被認為是理想的儲能與轉(zhuǎn)化技術(shù)之一。然而，充放電過程中空氣電極上緩慢的氧氣還原反應(yīng)（ORR）和氧析出反應(yīng)（OER）及多反應(yīng)要求不同使得對設(shè)計高性能的水系鋅空氣電池提出了挑戰(zhàn)，限制了其在實際應(yīng)用中的推廣。
2. 解決方案 本技術(shù)通過精確調(diào)控原子和電子結(jié)構(gòu)，優(yōu)化中間產(chǎn)物的吸附行為，設(shè)計了高性能的單相雙活性位點氧化物催化劑，并借助輔助位點有效地調(diào)節(jié)了雙活性位的原子和電子環(huán)境，降低ORR和OER反應(yīng)能壘和提升水系可再充鋅-空氣電池的電催化性能。 圖1 基于本技術(shù)的可再充鋅空氣電池模組太陽能綜合儲能體系（應(yīng)急燈展示）
3. 競爭優(yōu)勢分析 寬溫工作與長循環(huán)壽命：基于上述催化劑的水系鋅空氣電池在寬溫度范圍內(nèi)（-30~ 65 ℃）表現(xiàn)出高的性能。電池甚至在低溫下（-20 ℃），經(jīng)過138天運行之后，性能幾乎無衰減，具有良好的穩(wěn)定性。
高安全性：水系鋅空氣電池具有高安全性，不易發(fā)生燃燒和爆炸等安全事故，適合在各種應(yīng)用場景中使用。
4. 市場應(yīng)用前景 本技術(shù)面向高能量密度、長循環(huán)壽命和寬溫度范圍的應(yīng)用場景，適用于長時間續(xù)航需求移動設(shè)備（如作為增程器或輔助電源，緩解電動汽車?yán)锍探箲]）、離網(wǎng)能源系統(tǒng)（偏遠地區(qū)或應(yīng)急電源）、分布式儲能領(lǐng)域等。可適用于高性能、高安全器件的研發(fā)、生產(chǎn)和制造的企業(yè)或相關(guān)單位，用于開發(fā)能量密度更高、循環(huán)壽命更長、安全性更好、價格更有競爭力的二代可充電池。
5. 發(fā)展規(guī)劃 擬通過技術(shù)許可方式開展成果轉(zhuǎn)化，將本技術(shù)應(yīng)用在離網(wǎng)能源系統(tǒng)和分布式儲能領(lǐng)域中，結(jié)合可持續(xù)能源，解決能源危機和推動綠色經(jīng)濟發(fā)展。
6. 知識產(chǎn)權(quán)情況 已獲得多項發(fā)明專利授權(quán)。
三、合作需求
本技術(shù)聚焦高性能水系鋅空氣電池的催化劑的開發(fā)，希望與廠商展開合作，進行更大容量、更大規(guī)模的水系鋅空氣電池器件的制造。同時，希望與動力電池企業(yè)、綠色儲能等展開合作，共同推動高性能水系鋅空氣電池的開發(fā)和市場化推廣。
四、團隊介紹
科研團隊主要來自于清華大學(xué)化工系綠色反應(yīng)工程與工藝北京市重點實驗室張如范副教授團隊，長期從事能源化學(xué)與功能材料的研究，致力于將國家重大需求與基礎(chǔ)研究相結(jié)合，面向能源存儲和利用的重大需求。研究團隊掌握了高性能水系鋅空氣電池催化劑及器件開發(fā)的技術(shù)，并發(fā)展出了Ah的高性能水系可再充鋅空氣電池，且在太陽能綜合儲能體系中表現(xiàn)良好。
五、聯(lián)系方式
Email：ott@tsinghua.edu.cn 成果編號：20250018
注：所有成果發(fā)布內(nèi)容未經(jīng)授權(quán)，請勿轉(zhuǎn)載！ 授權(quán)請聯(lián)系yaoxiahan@tsinghua.edu.cn |
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