新一代金属-空气二次电池的氧化物空气极催化剂

新一代金属-空气二次电池的氧化物空气极催化剂

刊名：工業材料（日）

刊期：2014年第1期

作者：竹口竜弥

编译：张英才

通常插电式混合动力汽车或纯电动汽车使用锂离子二次电池作为电源，但这些车型要得到实质性普及必须延长续驶里程，即希望开发出高能量密度的新一代二次电池。金属-空气电池是最有希望的新一代二次电池之一，如铝-空气电池的理论能量密度达到8.1kW·h/kg，不仅大大超过现用锂离子电池的0.2kW·h/kg，而且几乎可以与汽油的能量密度媲美。但金属-空气电池还存在许多需要攻克的课题，例如：必须开发非水系的电解质；必须开发新的空气极催化剂，以提高现有空气极的反应效率等。

实现高性能金属-空气电池的关键之一是开发出高活性氧还原反应与氧放出反应的空气极催化剂，钙钛矿氧化物可以提高空气极的活性，但尚不能满足起动电动势的要求。将新开发的RP型层状钙钛矿氧化物、LaSr3Fe3O10作为催化剂取得很大成功。层状钙钛矿氧化物与单纯钙钛矿氧化物不同，其是3层结构，在充、放电时几乎不发生能量损失。此外，由于具有足够的导电性能，无须添加碳素，避免了引起碳素燃烧的问题。通过试验测定明确了促进充电、放电反应的机理。使用这种空气极催化剂，当电极电位高于平衡电极电位（1.2V）时，电极反应向氧化方向移动；当低于平衡电极电位时则向还原方向移动，恢复到最初放电前的状态。本空气极催化剂中不含有贵金属，因此对降低成本和节约贵金属资源有利。