摘要：电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全和成本低等特点,是电能高效转换和储存的重要技术方向,无论作为动力电池用于纯电动汽车等移动交通工具,还是用于新能源发电过程储能,都具有广阔发展前景。但正极存在电极结构设计和催化剂开发问题,负极存在抑制枝晶、控制析氢和提高锌循环性能等挑战,严重阻碍了锌空气电池的商业化进程。本文详细分析了锌-空气电池的关键科学问题,尤其是关于空气电极的催化剂、电极结构、锌枝晶等问题,结合电池性能进行详尽讨论。归纳现有研究后认为:开发新型电催化剂和空气电极,发展循环寿命长、成本低的锌负极制造技术与工艺,是锌空气电池所面临的亟需解决问题和未来的发展趋势。

摘要：低成本、高能量密度、安全的锌空气电池(ZABs)被认为是最有潜力的绿色储能设备之一.然而,ZABs的性能受到多种组分性能的影响,包括锌阳极的钝化和腐蚀,电解质的碱性,特别是空气阴极上缓慢的O_(2)氧化还原反应.其中,阴极电催化剂对ZABs的性能起着至关重要的作用.氮掺杂碳基材料作为电催化剂具有价格低、稳定性好、结构可控、导电性高等优点,可有效提高ZABs的整体性能.到目前为止,该领域已经发表了大量论文,但关于ZABs用氮掺杂碳基材料的最新进展还没有系统的综述.本文对这一迅速发展的重要领域进行了及时、全面的总结.本文首先介绍了ZABs的重要组成部分和工作原理,并简要介绍了ZABs的阳极和电解液的研究进展.然后,提出了目前先进的氮掺杂碳基ZABs催化剂的优化策略,包括各种常用的氮掺杂碳催化剂的制备方法.除了不含金属的氮掺杂碳基催化剂外,还讨论了氮掺杂碳基催化剂与非贵金属偶联的研究进展.本文系统地综述了各种催化剂的性质、制备方法和详细催化机理,并对其优缺点进行了比较.本文不仅介绍了最新的研究进展,还为指导高性能氮掺杂碳基电催化剂的设计提供了基本思路,有助于其在ZABs中的大规模应用.

摘要：近年来,能源短缺问题日益突出,传统化石燃料使用过程中排放的二氧化碳大大加剧了全球变暖.锌空气电池作为一种新型能源,由于其低成本、高比能量密度、高安全性和环境友好等优点而受到广泛关注.然而,锌空气电池的发展速度缓慢,一个主要原因是阴极空气催化剂的催化效率低和稳定性差.本文总结了用于空气阴极的多孔碳基催化剂的最新研究进展.在对锌空气电池进行简要介绍后,从孔结构和杂原子掺杂两方面介绍了碳载体的结构和组成.根据孔径大小:微孔、介孔和大孔,详细介绍了锌空气电池中多孔碳的设计和制备.此外,还根据氮、氟、硫、磷和硼等杂原子类别,分别讨论了杂原子掺杂的合成策略以及相应电池性能.最后,本文对锌空气电池未来发展过程中的挑战和机遇进行了展望.

摘要：锌空气电池(ZABs)的理论能量密度高达1086Wh·kg^-1,具有原料丰富、环境友好、成本低及安全性高等优点.该文介绍锌空气电池的基本原理、关键问题、研究进展及面临的挑战,围绕锌空气电池的组成部分详细讨论,主要内容包括空气阴极双功能电催化剂和电池结构设计.最后,以锌空气电池的应用为目标,展望其未来的应用前景.

摘要：可充锌空气电池具有比能量高、工作电压稳定、安全性好、无环境污染等优势,被人们认为是最有前景的绿色能源装置之一。然而,可充锌空气电池的空气电极在充放电过程中需要发生可逆的氧还原和氧析出反应。由于该类反应涉及固-液-气三相界面,因此动力学过程非常缓慢。所以,设计具有高效催化作用的空气电极尤为重要。本论文从可充锌空气电池原理和空气电极结构出发,介绍了传统空气电极与一体化空气电极的结构特点和性能差异。通过对近几年的可充锌空气电池一体化空气电极相关文献的探讨,本文综述了不同导电基底和催化剂组成的一体化空气电极的制备及其锌空气电池性能的研究进展。着重对碳基和金属基一体化电极的优缺点和存在的问题进行总结,提出了这两种电极未来的优化改进方向。进一步介绍了空气电极三相界面结构的重要性和改进策略,分析表明,构建合理的三相界面能够有效提高电化学反应的传输动力学。最后对可充锌空气电池在实用化进程中需要解决的难点问题进行了总结和展望。

摘要：围绕绿色可持续发展观以及“碳中和”与“碳达峰”时代背景,聚焦教育教学改革,促进科学研究对本科教学质量的提升作用,开设了生物质炭的制备及其锌空气电池性能评价综合实验。本实验以农业废弃物生物质小麦秸秆为原料,经炭化和活化手段,制备了孔结构和含氧官能团可调的生物质炭,并考察了其氧气还原和锌空气电池性能。本实验将科研热点设计为化学综合实验,内容新颖并适合本科教学,促进多学科知识内容的纵向融合,实现专业知识与科学研究热点领域的交叉,弥补了传统综合化学实验课程教学的不足。

摘要：文章将锌空气电池科研项目成果转化为综合实验项目,基于氧气电催化还原反应原理,设计了碳化豆芽衍生的杂原子掺杂多孔碳,对其作为锌空气电池阴极的性能进行了研究,并提出多维考核和交叉互评机制。该实验涉及材料、生物、化学、能源等多学科知识,从电子结构、传质扩散、内在导电性等方面设计和调控催化性能,能够使学生了解生物碳制备和锌空气电池应用知识,掌握显微和谱学表征设备的使用方法。将科研成果反哺教学,有利于激发学生对科学研究的兴趣,锻炼批判性思维和科研创新能力。

摘要：锌空电池具有高比能量和低价格的优势 ,受到人们普遍关注 .然而目前锌空电池的结构方式 ,只有方形和扣式 ,其应用领域受到一定限制 .本文报道了一种设计新颖的圆柱型锌空电池 .并在不同实验条件下 ,对电池性能进行了测试 .结果表明AA和AAA型电池在常温以 40mA电流放电时 ,容量分别达到 40 0 0mAh和 1 40 0mAh ,比能量达到 2 80Wh/kg ,并具有优良的综合电性能 .

摘要：电化学原理是化学化工、材料科学工程等专业比较重要的一门必修课,然而其课内实验目前仍然不够丰富,且应用性较弱。因此本论文针对以上问题,进行电化学原理课内实验设计和补充,以电化学原理第四章节的循环伏安法(CV)知识点在锌空气电池中的应用为例设计了一课实验。本论文详细介绍了实验的目的、原理、步骤以及数据分析和课后思考等。设计的实验具有较强的通用性和应用性,可帮助学生更好地理解课堂所学理论知识,且通过实验可以增强学生科研动手能力。本论文设计的实验可为后期电化学原理的课内实验提供一种选择,丰富其课内实验。

摘要：锌空气电池具有能量密度高、安全可靠、环境友好和成本低廉等优势,而柔性可充电锌空电池更是有望作为可穿戴设备的新一代匹配电源,近些年其研究与开发受到广泛关注。本综述首先简要介绍锌空电池的结构与机理,总结实现可充电的锌负极、电解液和空气极的材料设计与制备方法;其次,阐述锌空电池的柔性化设计理念,并介绍柔性可充电锌空电池的最新研究成果;最后,讨论柔性可充电锌空电池未来实用化过程中所面对的科学与技术问题,并提出展望。