二次锌-空气电池正极材料的可控制备与催化机理研究

二次锌-空气电池锌负极研究
周德璧;赵晶;罗素朴;于华章
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2015(039)003
【摘要】为了开发可充电式锌-空气电池,研究了二次锌负极.以制备的亚氧化钛作为添加剂,考察其对电池性能的影响.通过阳极极化曲线、交流阻抗图谱研究了添加一定量亚氧化钛对锌-空气电池充放电性能、循环寿命等的影响.实验表明:锌-空气电池锌负极中添加适量亚氧化钛可以减缓锌负极的形变,并且可以显著提高锌负极的循环寿命.
【总页数】4页(P509-511,593)
【作者】周德璧;赵晶;罗素朴;于华章
【作者单位】中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083
【正文语种】中文
【中图分类】TM911
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910134988.3(22)申请日 2019.02.20(71)申请人 深圳大学地址 518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号(72)发明人 王芳　刘旺　王泓蛟　吴磊　王慧　吴其兴　罗仲宽　(74)专利代理机构 深圳市恒申知识产权事务所(普通合伙) 44312代理人 袁文英(51)Int.Cl.H01M 12/08(2006.01)H01M 10/0569(2010.01)H01M 4/90(2006.01)(54)发明名称锂空气电池和其制备方法(57)摘要本发明公开了一种锂空气电池和其制备方法。

本发明所锂空气电池锂空气电池，包括正极、负极和电解液，所述正极为非碳正极，所述电解液包括有机溶剂和锂盐，且所述有机溶剂包含环丁砜。

本发明锂空气电池所含的电解液和非碳正极之间协同作用，赋予所述锂空气电池较好的电化学稳定性，如具有良好的循环性能。

权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 109904567 A 2019.06.18C N 109904567A权　利　要　求　书1/1页CN 109904567 A1.一种锂空气电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于：所述正极为非碳正极，所述电解液包括有机溶剂和锂盐，且所述有机溶剂包含环丁砜。

2.如权利要求1所述的锂空气电池，其特征在于：所述非碳正极包括泡沫镍集流体和结合在所述泡沫镍集流体上原位生长的催化剂活性层，所述催化剂活性层的材料为四氧化三钴。

3.如权利要求2所述的锂空气电池，其特征在于：所述催化剂活性层为四氧化三钴纳米线阵列结构。

4.如权利要求3所述的正极的锂空气电池，其特征在于，所述非碳正极按照包括如下步骤的方法制备形成：将称量的六水合硝酸钴和尿素溶于水中，配制成混合溶液；将泡沫镍没入所述混合溶液内，密封后进行水热反应，在所述泡沫镍表面生长四氧化三钴前驱体；将生长有所述四氧化三钴前驱体的所述泡沫镍于空气中进行热处理，使得所述四氧化三钴前驱体生成四氧化三钴。

锌空气电池正极
锌空气电池是一种基于锌和空气中氧气反应的电池，其正极材料通常是氧化锌（ZnO）。

在锌空气电池中，锌作为负极，会在电池放电时被氧化，同时产生电子流。

而氧化锌作为正极，会在电池充电时接受电子，并与空气中的氧气反应，生成锌氧化物（ZnO2）和水（H2O），同时释放出电子。

反应方程式如下：
Zn + 1/2 O2 + H2O → ZnO + 2OH- + 2e-
在这个反应中，锌和氧气反应生成了锌氧化物和水，同时释放出了电子。

电子流在外部电路中流动，从而产生电能。

氧化锌作为正极材料具有以下优点：
1. 稳定性好：氧化锌在空气中稳定性较好，不易受到空气中的水分和二氧化碳等物质的影响。

2. 导电性能好：氧化锌具有较高的电导率，可以有效地传导电子。

3. 成本较低：氧化锌是一种常见的材料，成本相对较低。

因此，氧化锌作为锌空气电池的正极材料具有很好的应用前景。

锌离子电池正极材料的研究进展
赵晴;朱梦媛;丁玉寅;樊文琪;杨武海;刘益辰;王存国;叶欣;刘晓红;赵波
【期刊名称】《化工科技》
【年(卷),期】2024(32)2
【摘要】锌离子电池由于安全性能好、成本低廉、环境友好等优点,近年引起了广泛关注。

对锌离子电池的种类、电池工作原理等进行了简介,重点论述了锌离子电池正极材料的种类和研究进展,尤其是对含锰氧化物、钒类氧化物、普鲁士蓝类、含有羰基类的有机正极材料等进行了详述;锌空二次电池、具有共轭结构的含有羰基类的有机正极材料将是未来大容量锌离子电池的研发热点,有望应用于电动汽车动力电池中。

提高锌离子电池的工作电压及循环稳定性是目前亟待解决的关键问题,大容量新型电极材料的制备及锌离子电池电解液的研发将成为未来的发展方向。

【总页数】8页(P67-74)
【作者】赵晴;朱梦媛;丁玉寅;樊文琪;杨武海;刘益辰;王存国;叶欣;刘晓红;赵波【作者单位】青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室山东省烯烃催化与聚合重点实验室;昌邑森汇新材料有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】O614;TQ152
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能源研究与管理2021（1）开发与应用收稿日期：2021-12-13基金项目：江西省科学院科研开发专项基金博士项目（2020-YYB-10）第一作者：黎建刚（1990—），男，助理研究员，博士，主要从事新能源技术开发。

E-mail ：jiangangli@摘要：金属-有机框架（MOFs ）衍生结构，作为能量存储和转换领域的热点材料，对其在二次电池电极材料中的应用现状及其发展趋势进行综述，可为开发高效二次电池电极材料提供科学指导。

在此，详细论述MOFs 衍生结构在锂离子电池、锂氧电池、锂硫电池、锂-硒电池、钠离子电池和锌空电池等为代表的新一代的二次电池系统设备中的应用及其研究现状，并针对相关二次电池涉及的具体电化学原理进行概述。

研究发现，通过针对不同种类二次电池其特定的结构特性来指导MOFs 衍生材料的设计，可获得综合电化学性能提升的高效功能材料。

与此同时，MOFs 衍生材料的几何结构和成分组成与其相应电化学活性之间的“构-效”关系仍然不明，电化学能量存储和转化过程中的基本机理解释尚不完善，因此，还需不断深入研究，以实现新型二次电池的商业化应用。

关键词：金属-有机框架；衍生结构；可充放电池；电极功能材料中图分类号：TM912文献标志码：A文章编号：2096－7705（2021）01－0078－05LI Jiangang,LI Qin,TANG Hongmei,ZAN Cong,DENG Tonghui（Energy Research Institute of Jiangxi Academy of Science,Nanchang 330096,China）Metal-organic frameworks (MOFs)derivatives have been seen as the hot materials in the field of energy storage andconversion.To summary their application status and development trends in rechargeable battery electrode materials,which can provide the scientific guidance for the development of high-efficiency electrode materials.Here,the application of MOFs derivatives on the aspect of electrode materials of lithium-ion batteries,lithium-oxygen batteries,lithium-sulfur batteries,lithium-selenium batteries,sodium-ion batteries,zinc-air batteries and other novel secondary battery system equipment were represented,and the involved specific electrochemical principles in related rechargeable batteries also been summarized.It was found that by guiding the design of MOFs derivatives with the specific structural characteristics of different types of rechargeable batteries,the highly efficient functional materials with improved overall electrochemical performance can be obtained.Meanwhile,the "configuration-activity relationship"between the geometric structure and composition of MOFs derivatives and their corresponding electrochemical activity is still unclear.The fundamental mechanism explanation in the process of electrochemical energy storage and conversion is not yet complete.Therefore,it is still necessary to keep continue in-depth research to realize the commercial application of the novel rechargeablebatteries.metal-organic frameworks;derivative;rechargeable battery;electrode functional materialsDOI ：10.16056/j.2096-7705.2021.01.015MOFs 衍生结构在新型二次电池电极材料中的应用黎建刚，李琴，唐红梅，詹聪，邓同辉（江西省科学院能源研究所，南昌330096）78··能源研究与管理2021（1）开发与应用引言经济的快速增长以及人口数量的爆发式增加，导致化石类能源的过度消耗，并次生出严重的环境气候问题，可再生能源的开发与可持续存储技术的发展，为上述危机的应对提供了有效解决方案[1]。

新型二维材料光催化与电催化研究进展一、本文概述随着科技的飞速发展，二维材料作为一种新兴的纳米材料，以其独特的物理和化学性质，在光催化和电催化领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在全面概述新型二维材料在光催化和电催化领域的研究进展，探讨其性能优化和应用前景。

我们将首先介绍二维材料的基本特性及其在光催化和电催化中的优势，然后重点综述近期在二维材料设计、合成、性能调控以及实际应用等方面取得的重要成果。

我们还将讨论当前面临的挑战和未来的发展方向，以期为该领域的进一步研究提供有益的参考。

二、二维材料光催化研究进展近年来，二维（2D）材料在光催化领域的研究取得了显著的进展。

这些材料因其独特的电子结构和物理化学性质，为光催化反应提供了新的可能性。

二维材料，如石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等，具有原子级别的厚度和极高的比表面积。

这些特性使得二维材料在光吸收、电荷传输和表面反应等方面展现出独特的优势。

例如，其超薄的结构使得光生载流子能够在更短的时间内到达表面参与反应，从而提高光催化效率。

二维材料在光催化领域的应用主要包括光解水制氢、光催化还原二氧化碳以及有机污染物的光催化降解等。

通过调控二维材料的电子结构、构建异质结、引入缺陷等手段，可以进一步提升其光催化性能。

近年来，科研人员在二维材料的光催化性能方面进行了大量研究。

例如，通过精确控制二维材料的合成条件，可以实现对其能带结构的调控，从而提高光生载流子的分离效率。

通过将二维材料与其他材料复合，形成异质结结构，可以进一步促进光生载流子的传输和分离，从而提高光催化性能。

尽管二维材料在光催化领域取得了显著的进展，但仍面临一些挑战，如光生载流子的复合率较高、可见光利用率较低等。

未来，科研人员需要进一步探索新的二维材料，并发展更有效的策略来提高其光催化性能。

还需要深入研究二维材料光催化反应的机理，为设计更高效的光催化剂提供理论支持。

三、二维材料电催化研究进展近年来，二维材料在电催化领域的研究取得了显著进展，其独特的电子结构和物理性质使得它们在电催化反应中展现出优异的性能。

双功能催化剂锌空电池
摘要：
1.锌空电池的概述
2.双功能催化剂的概念及作用
3.锌空电池中双功能催化剂的应用
4.双功能催化剂对锌空电池性能的影响
5.锌空电池的发展前景
正文：
1.锌空电池的概述
锌空电池是一种新型的可充电金属空气电池，具有高能量密度、低成本和环保等优点。

它主要由锌负极、空气正极和电解质组成，通过氧化还原反应实现电能的储存和释放。

在众多金属空气电池中，锌空电池以其优越的性能成为研究的热点。

2.双功能催化剂的概念及作用
双功能催化剂是指在电化学反应过程中既能作为氧化反应催化剂，又能作为还原反应催化剂的物质。

在锌空电池中，双功能催化剂可以同时提高锌负极和空气正极的反应活性，从而提高电池的整体性能。

3.锌空电池中双功能催化剂的应用
在锌空电池中，双功能催化剂通常应用于空气正极，以提高氧气的还原反应速率。

此外，双功能催化剂还可以降低正极反应的过电位，从而延长电池的循环寿命。

4.双功能催化剂对锌空电池性能的影响
双功能催化剂的引入可以显著提高锌空电池的性能。

首先，双功能催化剂可以提高氧气的还原反应速率，从而提高电池的输出功率；其次，双功能催化剂可以降低正极反应的过电位，从而延长电池的循环寿命；最后，双功能催化剂可以减轻锌负极的腐蚀，进一步提高电池的性能。

5.锌空电池的发展前景
随着双功能催化剂等关键技术的不断突破，锌空电池在能量存储领域具有巨大的应用前景。

锌-空气燃料电池，也被称为锌-氧空气电池，是一种基于锌和空气中的氧气进行电化学反应产生电能的电池。

这种电池具有体积小、电荷容量大、质量小、能在宽广的温度范围内正常工作、无腐蚀且工作安全可靠的特性。

锌-空气燃料电池的基本结构包括锌电极、空气电极、电解液和隔膜四个部分。

其中，空气电极由催化层、集流体和气体扩散层三个部分组成。

放电过程中，氧气在空气电极上发生还原反应，而在锌电极上，锌进行氧化反应，从而产生电流。

锌-空气燃料电池的优点包括来源无限、电池价廉、安全、零污染、高能量、大功率、低成本及材料可再生等。

由于铂（Pt）基电极催化材料能够实现氧还原反应（ORR）的四电子转移反应机制，因此大多数锌-空气燃料电池的阴极催化材料采用Pt基材料。

然而，为了降低成本，研究人员正在研发高效廉价的阴极催化材料来替代Pt基电极催化材料。

总的来说，锌-空气燃料电池因其独特的优势和广泛的应用前景，被认为是一种理想的动力电源，尤其在电动汽车等领域有着巨大的应用潜力。

然而，该电池的发展还需要克服一些技术难题，如提高电池性能、延长使用寿命等。

锌空电池空气电极催化剂的制备与应用的开题报告一、研究背景与意义空气电池具有良好的环境友好性、高能量密度和长寿命等优点，因此已成为研究和发展的热点之一。

其中，锌空气电池具有低成本、安全性高、重量轻等优点，且其内部反应机制简单。

锌空气电池的核心是空气电极，其中空气电极对电池的性能和寿命具有重要的影响。

因此，催化剂的开发与应用就成为了锌空气电池研究的重要方向之一。

二、研究内容和方法本研究的目标是开发锌空气电池空气电极的催化剂，提高电极的催化效率和稳定性。

具体研究内容和方法如下：1. 催化剂制备：结合文献探索和实验验证，探讨不同制备方法和材料对催化剂的性能影响。

并利用XRD、SEM和TEM等技术对制备的催化剂进行表征。

2. 催化效率测试：利用电化学测试技术对制备的催化剂的催化效率进行测试，包括氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）。

3. 电池性能测试：采用恒流放电测试法测试电池的电化学性能，通过比较使用催化剂和不使用催化剂的电极的性能，探究催化剂对空气电池性能的影响。

三、预期成果1. 成功制备出一种高效的锌空气电池空气电极催化剂，有效提高电池的催化效率和稳定性。

2. 发现催化剂制备方法和材料对电极性能的影响规律，提出优化制备方法和选择合适材料的建议。

3. 提高锌空气电池的电化学性能，为其在实际应用中发挥更大的作用提供技术支持。

四、研究难点和挑战1. 催化剂制备方法和材料的选择：需要寻找一种合适的催化剂制备方法，并选择具有良好性能的材料。

2. 提高催化剂的催化效率和稳定性：需要在制备方法和材料选择的基础上，进一步提高催化剂的催化效率和稳定性。

3. 选取合适的测试方法和条件：需要选择合适的测试方法和条件，以准确评价催化剂的性能和电池的电化学性能。

五、进度安排第一年：文献调研和实验验证，制备几种潜在材料的催化剂，并进行初步测试。

第二年：选取最具潜力的几种催化剂材料进行深入研究和优化，探究其制备方法和材料性质的关系。