財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，據報道，近期韓國的科學家開發了具有交錯p-n異質結的雙功能電催化劑，體現了太陽能電池/半導體界面特性，從而克服“鋅-空氣電池”的局限性，從而使其有希望成為下一代電池。
鋅空氣電池是通過大氣中的氧氣和鋅之間的化學反應產生電力的電池，并被認為是替代鋰離子電池的新一代電動汽車的候選者。理論上它們滿足了下一代二次電池的所有要求，比如，能量密度高、爆炸風險低、環保、不排放污染物、材料成本低（鋅和空氣，很容易從自然界獲得）。
韓國科學技術院（KIST）表示，其由Joong Kee Lee博士領導的研究小組開發了一項利用太陽能改善鋅空氣電池電化學性能的技術，這正在成為二次電池領域的一個新的研究和發展領域。
據了解，研究小組開發的電池用到一種具有半導體結構的光活性雙功能空氣-電催化劑，該催化劑具有交替的能級，可顯著提高產生電力的氧還原反應（ORR）和氧進化反應（OER）的速度。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，與傳統的鋅-空氣電池催化劑相比，其光吸收能力有所提高。
在使用金屬和空氣作為電池陽極和陰極的鋅-空氣電池中，必須交替進行OER和ORR，以實現作為陰極活性材料的氧氣的電能轉換。因此，由碳材料制成的正極集流器，其催化活性是決定鋅-空氣電池能量密度和整體電池效率的重要因素。
因此，KIST研究組為了改善鋅空氣電池緩慢的催化活性，將重點放在了太陽能電池和半導體的基本結構單元p-n異質結上。其目的是通過利用半導體中發生電子運動的界面特性來加速氧氣的產生-還原過程。
為此，他們合成了一種具有異質結帶隙結構的陰極材料，其中包括n型半導體（石墨氮化碳，g-C3N4）和ap型半導體（銅摻雜的ZIF-67（Zeolitic Imidazolate Framework-67），CuZIF-67）。
此外，為了證實該催化劑的商業潛力，在無光的現實條件下他們進行了一項實驗。原型電池的能量密度為731.9mAh gZn-1，與現有鋅空氣電池的最佳性能相當。在光照條件下，能量密度增加了約7%，達到781.7 mAh gZn-1，并且循環性能極佳（334小時，1000次循環），在已知的催化劑中表現出最佳性能。
研究人員表示，“太陽能的利用不僅是提高二次電池的電化學性能，而且是實現可持續社會的重要組成部分。我們希望這項技術不僅能解決作為鋰離子電池替代品的金屬-空氣電池的難題，還能成為促進半導體物理和電化學新融合技術發展的催化劑。”
本文轉自:科創板日報
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