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中新網大連4月11日電 (記者 楊毅)記者11日從中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)獲悉，該所研究員楊維慎和副研究員朱凱月團隊近日在堿性鎳鋅電池研發方面取得新進展。團隊提出了一種新型正極的設計策略，通過在氫氧化鎳正極上負載氧還原催化劑，制備出了“可呼吸式”氫氧化鎳正極，顯著提高了鎳鋅電池的能量轉化效率和循環穩定性。
相關成果發表在《德國應用化學》上，該工作的第一作者是大連化物所博士研究生謝威立。
電池是日常生活中使用最廣泛的物品之一，在便攜電源和動力電池領域中，堿性鎳鋅電池因其具有能量密度大、功率密度高等優點而極具發展潛力。氫氧化鎳是最為理想的鎳鋅電池正極之一，具有成本低、氧化還原電位高等優點。然而在充電過程中，氫氧化鎳被氧化后容易在電極表面發生析氧副反應，導致電池的能量轉化效率低，并且循環穩定性差。
本工作中，研究團隊制備了一種新型的“可呼吸式”氫氧化鎳正極。
據大連化物所研究員副研究員朱凱月介紹，電池在充電時產生氧氣，類似于人體‘呼氣’的行為，而放電時消耗氧氣就像“吸氣”一樣。在充電過程中正極產生的氧氣可以在放電過程中被氧還原催化劑利用，從而顯著提高鎳鋅電池的能量轉化效率和穩定性。
同時，鎳鋅電池的電極和電解質均得到改善，電池的循環穩定性也得到提升。在循環50小時后，鎳鋅電池仍然保持穩定。此外，傳統鎳鋅電池正極側的氫氧化鎳顆粒出現了嚴重的破裂脫落問題，而鎳鋅電池正極側的顆粒仍維持良好的納米片形貌。
大連化物所研究員楊維慎表示，該工作不僅開發出了一種能夠利用鎳鋅電池副產物的“可呼吸式”正極，同時，它揭示了貧電解液體系堿性電池失效的根本原因，為高能量密度和高穩定性鎳鋅電池的設計提供了新思路。下一步，團隊將增大可呼吸正極活性物質和催化劑的載量，并重點解決鋅負極鈍化問題，最終實現高能量密度和高循環穩定性的鎳鋅電池。
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