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锌-空气电池空气阴极膨胀三相反应界面的新型结构设计( A novel structural design of air cathodes expanding three-phase reaction interfaces for zinc-air batteries )
L Pan D Chen P Pei S Huang X Song
锌-空气电池被认为是势能转换系统。锌空气电池的一个主要问题是实际功率密度低。然而，传统的空气阴极的三相反应界面仅限于二维平面，这限制了锌-空气电池的电化学动力学和商品化。为了提高锌空气电池的放电功率，本文提出了一种新型的具有多集流体和梯度疏水性的空气阴极结构设计。在非贵金属催化剂的基础上，通过新颖的结构设计，使三相反应界面从二维平面扩展到三维区域，提高了电池的功率密度。通过浸泡-干燥过程，一步得到空气阴极中疏水性的梯度分布。当浸泡-干燥过程达到两次时，由于亲水性和疏水性的平衡而达到最优性能。以MnO2为催化剂的锌-空气电池的峰值功率密度达到120mW·cm。在20mA·cm连续放电超过9h后,更换新的金属阳极,保留原有的空气阴极,可使电化学性能得到恢复。本工作说明了新颖的空气阴极结构设计可以有效地提高锌空气电池的功率密度，有利于锌空气电池在储能、转换等领域的应用。
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