科技日報記者 劉霞
澳大利亞莫納什大學研究人員開發出一種復合催化劑，使可充電鋅空氣電池實現了長達74天的穩定充放電循環，次數高達3552次，創下該類電池性能新紀錄。該項成果發表于最新一期《化學工程雜志》。
隨著清潔能源需求日益增長，高效儲能與能源轉換技術迎來快速發展。金屬空氣電池因性能優越、儲能潛力大，在電動汽車、便攜電子設備及航空航天等領域展現出廣闊前景。與傳統鋰離子電池相比，金屬空氣電池在放電和充電過程中分別通過氧還原反應和析氧反應進行能量轉換，但這兩類反應速率較慢，導致電池效率降低、循環壽命縮短。
目前常用的鉑、銣等貴金屬催化劑雖性能優異，卻存在功能單一、資源稀缺、成本高昂等問題。而研究團隊通過熱處理技術，將三維氮摻雜碳材料轉化為超薄碳片，并嵌入鈷、鐵原子，研制出一種新型復合催化劑。測試表明，該材料可顯著提升氧還原與析氧反應速率，性能優于商用貴金屬催化劑。
研究團隊解釋說，鈷、鐵原子與氮摻雜碳的結合，增強了電荷轉移能力，優化了反應動力學，突破了鋅空氣電池的關鍵技術瓶頸。此前，鋅空氣電池多用于助聽器等小型設備；如今，具備可充電、高功率特性的新一代電池有望更大規模應用于電網儲能、交通運輸等場景。
團隊表示，該設計理念還可推廣至燃料電池、水分解、二氧化碳轉化等其他清潔能源技術中，展現出廣泛的適用潛力。而且，連續穩定循環74天，標志著鋅空氣電池技術正從實驗室走向實用化階段，為未來清潔能源存儲與利用提供了新的可能性。
