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大连化物所制备新型“可呼吸式”电池正极

来源：扬子晚报时间：2023-04-11 17:16:04

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中新网大连4月11日电 (记者杨毅)记者11日从中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)获悉，该所研究员杨维慎和副研究员朱凯月团队近日在碱性镍锌电池研发方面取得新进展。团队提出了一种新型正极的设计策略，通过在氢氧化镍正极上负载氧还原催化剂，制备出了“可呼吸式”氢氧化镍正极，显著提高了镍锌电池的能量转化效率和循环稳定性。

相关成果发表在《德国应用化学》上，该工作的第一作者是大连化物所博士研究生谢威立。

电池是日常生活中使用最广泛的物品之一，在便携电源和动力电池领域中，碱性镍锌电池因其具有能量密度大、功率密度高等优点而极具发展潜力。氢氧化镍是最为理想的镍锌电池正极之一，具有成本低、氧化还原电位高等优点。然而在充电过程中，氢氧化镍被氧化后容易在电极表面发生析氧副反应，导致电池的能量转化效率低，并且循环稳定性差。

本工作中，研究团队制备了一种新型的“可呼吸式”氢氧化镍正极。

据大连化物所研究员副研究员朱凯月介绍，电池在充电时产生氧气，类似于人体‘呼气’的行为，而放电时消耗氧气就像“吸气”一样。在充电过程中正极产生的氧气可以在放电过程中被氧还原催化剂利用，从而显著提高镍锌电池的能量转化效率和稳定性。

同时，镍锌电池的电极和电解质均得到改善，电池的循环稳定性也得到提升。在循环50小时后，镍锌电池仍然保持稳定。此外，传统镍锌电池正极侧的氢氧化镍颗粒出现了严重的破裂脱落问题，而镍锌电池正极侧的颗粒仍维持良好的纳米片形貌。

大连化物所研究员杨维慎表示，该工作不仅开发出了一种能够利用镍锌电池副产物的“可呼吸式”正极，同时，它揭示了贫电解液体系碱性电池失效的根本原因，为高能量密度和高稳定性镍锌电池的设计提供了新思路。下一步，团队将增大可呼吸正极活性物质和催化剂的载量，并重点解决锌负极钝化问题，最终实现高能量密度和高循环稳定性的镍锌电池。

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