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锌电池,特别是水系锌电池,是目前电池领域的研究热点,因为其能完美地解决传统电池的体积和硬度问题,而被认为是下一代可穿戴设备——柔性可穿戴电子设备的完美可用电池;又因为其具有高能量密度、环境友好、成本低廉等优势,被认为是解决目前新能源电动汽车电池瓶颈的更好的电池方案(同体积下,蓄电量时锂电池的几倍甚至几十倍);另外,水系锌电池还可以在各种极端的环境下使用,如太空中,深海中。由于用含水的电解质取代了传统的易燃易爆的电解质,电池的安全性获得了极大的提升,降低了传统电池易起火燃烧的风险。可以说水系锌电池是取代目前传统锂电池的下一代安全环保的电池。下半年以来,国内在锌电池领域取得了可喜的进展,复旦大学,北京理工大学,南开大学等各自报道自己的锌电池领域取得的进展,复旦大学王永刚教授课题组发展了基于有机物电极材料的柔性水系锌电池,这种电池可以不同程度地弯曲;北京理工大学的曲良体团队则发展了一种可循环使用的水系锌离子微型超级电容器,并开发了一种可使微超电瞬间充能的电镀法,在微电子行业具有很好的发展潜力。最近,中国科学院福建物质结构研究所王要兵团队又成功发展了水系可逆锌-二氧化碳电池。锌-二氧化碳电池同时具备二氧化碳固定/利用和能量转化/存储的电池技术,放电时,锌极将二氧化碳氧化为甲酸,充电时,又还原成为二氧化碳。目前已经发展了多种非水系的即在有机电解液中进行的金属-二氧化碳电池体系,但是由于非水系电解液对环境不友好,而且或多或少对人体具有潜在的危险性,所以急需找到能够在水溶液中进行的金属-二氧化碳电池体系。王要兵团队的研究是国际上首次在水系中实现的可逆二氧化碳-锌电池。王要兵教授课题组首先合成了一种三维的钯纳米材料催化剂,可以在水中根据电流的方向(即充电和放点)高效高选择性地催化二氧化碳和甲酸的相互转化。在放电时,锌极给出电子,二氧化碳在双功能催化剂正极表面得到电子并还原为甲酸;充电过程中,锌负极发生锌沉积,甲酸在双功能催化剂正极表面失去电子并氧化为二氧化碳。能量的转换效率可以达到80%以上。能量损失极低。这项工作为水系锌电池得发展提供了新的思路,同时也为绿色能源转换提供了新的思路。相信在科学家们的努力下,水系锌电池将很快步入工业应用,柔性可穿戴电子设备这些目前只在科幻小说科幻电影中才出现的产品设备也会很快出现在我们的日常生活中,并成为一种时尚。而新能源汽车也会更加快速的普及,环境问题也就会得到很大的改善。

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