中國儲能網(wǎng)訊：記者4月26日從安徽大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院吳明在教授課題組受仿生學(xué)啟發(fā)，提出空氣陰極電催化劑疏水化工程方案，開發(fā)新型能源存儲器件，使下一代金屬-空氣電池表現(xiàn)出更高的功率密度輸出和循環(huán)壽命。相關(guān)研究成果發(fā)表在相關(guān)專業(yè)的國際頂級期刊 《德國應(yīng)用化學(xué)》上。
開發(fā)兼具機械柔性、高能量密度和優(yōu)異安全性的微型儲能器件，對于當前可穿戴電子器件的發(fā)展具有重要意義。對于商業(yè)化鋰電池來說，因使用易燃易爆的有機電解質(zhì)六氟磷酸鋰，高標準封裝工藝必不可少，但限制了其機械柔性的實現(xiàn)，同時降低了穿戴體驗；微型超級電容器具有功率密度高、充電時間短、循環(huán)耐久性長、安全性高、平面電極構(gòu)型易集成等優(yōu)點，但其能量密度較低，不能滿足實際應(yīng)用要求。因此，為適應(yīng)智能穿戴設(shè)備的快速發(fā)展，新型能源存儲器件的開發(fā)，成為當前的必然要求。鋅空電池具有高能量密度、環(huán)境友好及低成本等優(yōu)勢，但其空氣陰極上發(fā)生的四電子氧還原反應(yīng)較為遲緩，導(dǎo)致其功率密度低并影響其循環(huán)穩(wěn)定性，嚴重限制了其實際應(yīng)用。
科研人員發(fā)現(xiàn)，潛水蒼蠅的蠟質(zhì)表皮上覆蓋著大量的細毛，可以形成一層疏水層以捕捉空氣。這樣，當蒼蠅潛入水中時，身體和翅膀周圍會形成氣泡，以保護它們免受水中鹽分和有機污染物的沾染。受此啟發(fā)，吳明在教授團隊圍繞鋅空電池空氣陰極中多相界面處的氧擴散不足開展了系統(tǒng)的研究，實驗測試與理論模擬結(jié)果表明，疏水表面設(shè)計能夠促使空氣陰極上形成更多的三相反應(yīng)界面，促進了氧擴散，使其表現(xiàn)出更高的電催化效率。以疏水化陰極組裝出的鋅空全電池具有更高的能效和更好的循環(huán)耐久性。該研究結(jié)果為空氣陰極上促進界面反應(yīng)動力學(xué)提供了一種有效策略。（記者 陳婉婉）
