記者近日從安徽大學(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(kāi)發(fā)新型能源存儲(chǔ)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(guó)際頂級(jí)期刊 《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。
開(kāi)發(fā)兼具機(jī)械柔性、高能量密度和優(yōu)異安全性的微型儲(chǔ)能器件，對(duì)于當(dāng)前可穿戴電子器件的發(fā)展具有重要意義。對(duì)于商業(yè)化鋰電池來(lái)說(shuō)，因使用易燃易爆的有機(jī)電解質(zhì)六氟磷酸鋰，高標(biāo)準(zhǔn)封裝工藝必不可少，但限制了其機(jī)械柔性的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)降低了穿戴體驗(yàn)；微型超級(jí)電容器具有功率密度高、充電時(shí)間短、循環(huán)耐久性長(zhǎng)、安全性高、平面電極構(gòu)型易集成等優(yōu)點(diǎn)，但其能量密度較低，不能滿足實(shí)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(chǔ)器件的開(kāi)發(fā)，成為當(dāng)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(shì)，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(yán)重限制了其實(shí)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(xì)毛，可以形成一層疏水層以捕捉空氣。這樣，當(dāng)蒼蠅潛入水中時(shí)，身體和翅膀周圍會(huì)形成氣泡，以保護(hù)它們免受水中鹽分和有機(jī)污染物的沾染。受此啟發(fā)，吳明在教授團(tuán)隊(duì)圍繞鋅空電池空氣陰極中多相界面處的氧擴(kuò)散不足開(kāi)展了系統(tǒng)的研究，實(shí)驗(yàn)測(cè)試與理論模擬結(jié)果表明，疏水表面設(shè)計(jì)能夠促使空氣陰極上形成更多的三相反應(yīng)界面，促進(jìn)了氧擴(kuò)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(jìn)界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提供了一種有效策略。
原標(biāo)題： 安徽大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出開(kāi)發(fā)能源存儲(chǔ)器件新方案
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