鋅空氣電池通過大氣中的氧氣和鋅之間的化學反應產生電力，被認為是滿足電動汽車而不是鋰離子電池爆炸性需求的下一代候選電池。它們理論上滿足下一代二次電池所需的所有特性，例如高能量密度、低爆炸風險、環(huán)保(不排放污染物)和低成本材料(鋅和空氣，可以很容易地從自然)。

韓國科學技術研究院(KIST)宣布，由JoongKeeLee博士(儲能研究中心)領導的研究小組開發(fā)了一種利用太陽能提高鋅空氣電池電化學性能的技術，該技術正在興起二次電池領域的新研發(fā)領域。

研究團隊開發(fā)的電池采用具有交替能級半導體結構的光活性雙功能空氣電催化劑，顯著提高了發(fā)電的氧還原反應(ORR)和析氧反應(OER)的速率。光活性雙功能催化劑是一種通過吸收光能來加速化學反應的化合物，比傳統(tǒng)的鋅空氣電池催化劑具有更高的光吸收能力。

在以金屬和空氣作為電池正負極的鋅空氣電池中，必須交替進行OER和ORR，以將氧氣作為正極活性物質進行電能轉換。因此，由碳材料制成的正極集流體的催化活性是決定鋅空氣電池能量密度和整體電池效率的重要因素。

因此，KIST研究小組將重點放在pn異質結這一太陽能電池和半導體的基本結構單元上，作為提高鋅空氣電池慢催化活性的措施。目標是通過使用發(fā)生電子運動的半導體的界面特性來加速氧氣的產生減少過程。為此，合成了具有異質結帶隙結構的陰極材料，具有n型半導體(石墨氮化碳，gC3N4)和p型半導體(銅摻雜的ZIF-67(ZeoliticImidazolateFramework-67)，CuZIF-67)。

此外，為了確認具有交替能級的pn異質結結構的光活性雙功能催化劑的商業(yè)潛力，在沒有光的真實條件下進行了實驗。原型電池的能量密度為731.9mAhgZn-1，與現(xiàn)有鋅空氣電池的最佳性能相似。在陽光照射下，能量密度增加約7%，達到781.7mAhgZn-1和優(yōu)異的循環(huán)性能(334小時，1000次循環(huán))，在已知催化劑中表現(xiàn)出最好的性能。

李博士說：“太陽能的利用不僅是提高二次電池電化學性能的重要組成部分，也是實現(xiàn)可持續(xù)社會的重要組成部分。我們希望這項技術將成為推動新融合技術發(fā)展的催化劑。半導體物理和電化學，此外還解決了作為鋰離子電池替代品出現(xiàn)的金屬空氣電池的困難。”

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