激光网2月28日消息，锌空气电池是一种廉价、功能强大的电池替代品，可以小规模地用于电力电子设备，也可以大规模地用于电动汽车或储能。当空气中的氧气氧化锌时，这些电池就会起作用，但氧气活化的困难会降低电池性能，这阻碍了它们的广泛商业采用。
发表在《碳未来》上的一篇论文中提供的信息显示了添加富勒烯衍生的碳材料作为催化剂如何提高锌空气电池的性能、稳定性和成本。
“锌空气电池中氧活化困难、氧与氧键断裂、氧还原氧化物去除等动力学特性缓慢，限制了它们在商业领域的应用，”中国武汉华中科技大学材料科学与工程学院教授李芳芳说。“碳基非贵金属催化剂因其比表面积大、导电性高、力学性能优异、在电化学环境中具有优异的稳定性，被认为是有前途的氧还原反应材料。”
富勒烯是一种碳的同素异形体，具有足球形状的封闭笼状结构。纯富勒烯的电导率不足，限制了电子转移，但富勒烯衍生的晶体具有改进的比表面积、电导率和活性位点。富勒烯晶体是通过称为液-液界面沉淀的过程产生的。在此过程中，富勒烯溶解在两种不同的溶剂中，并在两种液体的界面处形成晶体。
然后，研究人员创造了一种将富勒烯晶体与金属卟啉相结合的超分子，金属卟啉是一种具有独特结构的分子。他们创造了这种超分子的四个版本，试图将其优化到最佳性能。将三个样品加热到不同的温度，然后将最终样品加热到800°C，但与其他样品的混合方式不同，没有液-液界面沉淀法。
在测试富勒烯-金属卟啉超分子的性能之前，研究人员通过扫描电子显微镜和X射线衍射、拉曼光谱和其他测量研究了样品的结构特征。他们发现液-液界面沉淀法增加了缺陷，从而提高了氧还原反应的性能。他们还一致发现，加热到800°C的超分子比在实验过程中测试的其他超分子表现得更好，并且他们继续在实际应用中测试这种超分子。
为了测试富勒烯-金属卟啉超分子的性能，研究人员使用富勒烯-金属卟啉作为阴极，自制了一种锌空气电池。“研究结果突出了富勒烯-金属卟啉所表现出的卓越的长期稳定性。富勒烯-金属卟啉优化的锌空气电池性能强调了超分子的稳健和持久的电催化性能。这种高功率密度和扩展稳定性的结合使富勒烯-金属卟啉衍生的碳材料成为锌空气电池实际应用的非常有前途的催化剂，“李说。
