锌空电池的新型空气电极
金属-空气电池,尤其是锌-空气电池,相比现有的电池技术来说,能够以较低的生产成本提供较大的能量密度。这种高能量密度与使用氧气作为不被密封与电池内部的活性物质相关。虽然锌空气电池的技术已经很成熟,但其进一步的发展却受到了各种技术原因的阻碍。最显着的挑战是循环寿命短,这与缺乏低成本和稳定的用于氧还原反应(ORR)和析氧(OER)反应的双功能催化剂有至关重要的联系。
在这方面,来自新加坡 材料研究与工程A STAR研究所的研究人员们,直接在碳-纸空气阴极上制备了一种稳定的双官能锰氧化物催化剂,通过简单浸渍碳纸在含Mn(NO3)2 的乙醇溶液中,然后氧化和干燥即得到材料。使用这种新型空气阴极的锌-空气电池,相比粉状氧化锰催化剂层制备的常规空气阴极电池,具有增强的性能,并显示出较低的电阻,更好的充放电曲线,以及显着的循环稳定性。
直接生长的催化剂显示出几个有利于电池工作的结构特征。首先,催化剂纳米颗粒与空气阴极直接接触,这提高了催化剂和外部电路之间的电子传输。第二,催化剂纳米粒子分布在整个碳纸区域,不受碳张上孔洞的阻碍。因此,催化剂很易于接触,而且充放电曲线获得了提高。最后,由于纳米粒子在阴极上附着,催化剂颗粒不会分离,并且不会因为反复充电-放电循环而结块。
新材料在线编译整理——翻译:Gary 校正:摩天轮
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