27日，记者从中国科学院大连化学物理研究所获悉，该所研究员陈忠伟团队针对锌空气电池的相关研究取得系列突破，团队围绕该领域沿三条互补路径持续推进研究，为多能融合能源技术路线提出面向未来的低成本、大规模、大容量长时储能技术。团队近期多篇研究成果发表于《美国化学协会期刊》《Small》等国际期刊。
作为最早被发明的电池技术，锌空气电池实现了通过以氧气为燃料提供电能。该技术还推动了后续基于铝、铁、锂、钠等金属的空气电池技术的提出和开发。但锌离子具有在水系电解液中较为惰性的化学性质，成为了锌空气电池电化学可充放电化的发展瓶颈，也使其陷入了较长时间的学术沉寂。
“团队在碱性环境下锌负极研究方面取得重要突破。”陈忠伟介绍，研究人员首次在锌负极上构建起In MOF有机无机杂化人工固态电解质界面。这一创新设计不仅解决了锌负极界面的副反应问题，还能诱导锌离子沿晶面有序沉积，攻克了锌金属负极不可控的枝晶生长和析氢腐蚀副反应难题，为开发高性能水系锌电池开辟了新的研究方向。
针对传统无机材料催化剂制备与研究的瓶颈问题，团队给出了创新性解决方案。传统无机材料催化剂通常需经高温热解制备，而这一过程易导致催化剂活性中心结构不均一，严重阻碍了催化机理的深入研究。对此，团队基于网状化学设计理念，在分子水平上创新性地调控金属有机框架材料的孔道结构和金属d轨道电子特性，成功开发出新一代“免热解”电催化剂，彻底解决了传统热解催化剂活性位点不可控的难题。
在此基础上，团队进一步通过构建芳香——杂环双配体环境，实现了对Co自旋态的精准调控。这一动态可调的电子特性，显著提升了锌空气电池空气电极的反应动力学，有效减小了电池充放电电压差，大幅提高了高面积容量下的能量转换效率。
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