Advanced Energy Materials: 前途漫漫—用于非锂电池的氧电极催化剂的进展与未来

锂-空气(氧气)电池的发展带给人们极大的兴趣去探索下一代金属-氧气电池,比如锌-氧,镁-氧和铝-氧电池。这些新型空气电池在能量密度,生产成本以及安全性上具有独特的优势。比如,目前研究比较广泛的锌-氧电池,低成本的金属锌极,安全的水系电解质以及较高的能量密度赋予该类型空气电池较好的应用前景。

近日,澳大利亚昆士兰科技大学孙子其教授团队和伍伦贡大学梁骥博士系统总结了当前用于非锂-氧电池的正极催化剂的研究进展。首先,作者从能量密度,安全性和成本三个角度比较了当前研究的金属-氧电池的优缺点,其中包括锂-氧,钠-氧,钾-氧,镁-氧,锌-氧和铝-氧电池,突出了当前的众多的非锂-氧电池的独特优势。接着简单在介绍非锂-氧电池的能量储存原理之后,作者系统总结了目前用于这些非锂-氧电池的正极催化剂的制备工艺与性能。本主体部分共分四个小节,主要包括水系一次非锂-氧电池(金属基ORR催化剂和无金属基ORR催化剂),水系二次非锂-氧电池(贵金属以及氧化物或合金,廉价金属化合物或杂化物,金属-氮基碳类材料和无金属催化剂),非水系二次非锂-氧电池(钠-氧,钾-氧和镁-氧电池)以及水系-非水系杂化非锂-氧电池。最后,作者针对性的分析了当面这些非锂-氧电池的催化剂研究面临的挑战,指明了未来可能的发展方向,比如无金属催化剂的研究,互补性杂化催化剂的探索,放电产物的优化以及电催化反应机理指导的催化剂选择。借助当前材料研究的先进技术以及日益完善的评估体系,我们相信更多的催化剂会被成功合成,更多的机理会被揭晓,更多的电池体系会被探索,未来的实用性催化剂将进一步推动高性能电池的革新与发展。

相关论文在线发表在Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.201901997)上,澳大利亚昆士兰科技大学梅俊博士为第一作者,孙子其教授和梁骥博士为共同通讯作者。