许 可，王保国



锌-空气电池空气电极研究进展

许 可，王保国

（清华大学化学工程系，北京100084）

电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全、经济性强等特点，在电动汽车、便携式电源以及大型储能方面具有广阔应用前景，是发展绿色清洁能源的重要产业方向。但该电池的空气电极制备过程需要高性能催化剂和特殊的电极结构，这些问题严重制约了锌-空气电池的产业化进程。本文从催化剂开发和电极结构设计两个角度分析空气电极研究开发现状，并对今后催化剂及空气电极的发展趋势进行讨论。开发高活性、高稳定性、价格合理的双功能电催化剂，进行高度结构化的空气电极设计与制备工艺研究；发展适合于批量化制造的三电极结构的锌-空气电池是未来锌-空气电池的重要方向。

锌-空气电池；空气电极；气体扩散结构；电催化剂

目前，在常见的电化学储能装置中，金属-空气电池（metal-air battery）是电能高效转换和大规模储存的重要技术方向[1-6]。该电池利用空气中的氧气作为正极电化学反应活性物质，金属锂、锌、铝或镁作为负极电化学反应活性物质。在电池运行过程中金属电极发生溶解或沉积，放电产物溶解在碱性电解液中；空气中的氧气在负载电催化剂的空气电极（bifunctional air electrode，BAE）中，进行氧还原（ORR）或氧析出（OER）电化学反应，完成电能与化学能相互转换。在不同类型的金属-空气电池中，水系的锌-空气电池技术相对成熟，在未来的能源应用中有极大的前景。……