导读
电化学可充的充电机充电气锌-空蓄电池具有能量密度高、水系电解液安全、经济性强等特色，在电动汽车、便携式电源以及大型储能方面具有宽广运用远景，是开展绿色清洁动力的重要工业方向。但该充电机充电蓄电池的空气电极制备进程需求高功用催化剂和特别的电极结构，这些问题严重制约了充电机充电气锌-空蓄电池的工业化进程。本文从催化剂开发和电极结构规划两个视点分析空气电极研讨开发现状，并对往后催化剂及空气电极的开展趋势进行评论。开发高活性、高稳定性、价格合理的双功用电催化剂，进行高度结构化的空气电极规划与制备工艺研讨；开展适合于批量化制作的三电极结构的充电机充电气锌-空蓄电池是未来充电机充电气锌-空蓄电池的重要方向。
导言
现在，在常见的电化学储能设备中，金属-空气充电机充电蓄电池（metal-air battery）是电能高效变换和大规模贮存的重要技能方向。该充电机充电蓄电池运用空气中的氧气作为正极电化学反响活性物质，金属锂、锌、铝或镁作为负极电化学反响活性物质。在充电机充电蓄电池运转进程中金属电极发作溶解或堆积，放电产品溶解在碱性电解液中；空气中的氧气在负载电催化剂的空气电极（bifunctional air electrode，BAE）中，进行氧复原（ORR）或氧分出（OER）电化学反响，完结电能与化学能彼此变换。在不同类型的金属-空气充电机充电蓄电池中，水系的充电机充电气锌-空蓄电池技能相对老练，在未来的动力运用中有极大的远景。由于充电机充电气锌-空蓄电池的正极运用空气中的氧气作为活性物质，容量无限；充电机充电蓄电池比能量取决于负极容量，理论能量密度高达1086 W·h/kg，是现在锂离子充电机充电蓄电池技能的5倍。在本钱方面，充电机充电气锌-空蓄电池可能以更低的价格生产，据估计少于10 $/(kW·h)，比锂充电机充电蓄电池低2个数量级。因而，功用优秀的充电机可充电气锌-空蓄电池在新动力发电储能、电动汽车和便携式电源等范畴有宽广的运用远景。
充电机充电气锌-空蓄电池的标准电动势为1.65 V，实际条件下充电电压高于此值，放电电压低于此值。该充电机充电蓄电池的负极为锌电极，一般由锌粉、锌板、锌箔或泡沫锌等资料组成。正极为空气电极，一般由分散层、集流体和催化层组成。通过优化电极结构和催化剂的组分可以使充电机充电蓄电池功用得到显着进步。电解液一般选用6 mol/L的KOH溶液，室温下该浓度的电解液具有较高的电导率，且电解液中可以溶解一定量的Zn2+。关于充电机充电气锌-空蓄电池来说，充放电进程中空气电极发作的氧分出反响（OER）和氧复原反响（ORR）相关于负极锌更难进行，O2在水中溶解度低（10-6 mol/L），在空气电极表面吸附困难，且氧氧键能很大（498 kJ/mol），很难开裂，然后形成正极动力学进程相对缓慢，相同电流密度下过电势更大的特色，电压损失首要来自于正极，是制约充电机充电气锌-空蓄电池功用的核心要素之一。为了进一步进步充电机充电蓄电池功用，开发有高活性和稳定性的空气电极催化剂就显得非常必要。一起，空气电极的反响触及多相、多界面间的传质，所触及的原子、基团、部件等跨标准问题非常复杂，合理规划空气电极的结构，促进气-液-固三相界面的传质，是下降空气电极电化学极化的重要途径。本文首要评论空气电极的气体分散结构、催化剂以及双功用空气电极研讨开展。
文章目录及图文导读
1  空气电极内的分散传质
2  空气电极催化剂
2.1  单功用氧复原催化剂
2.1.1  氧复原进程（ORR）原理
2.1.2  氧复原催化剂

表1  充电机充电一次气锌-空蓄电池单功用氧复原催化剂
2.2  双功用催化剂
1  钙钛矿结构及其氧复原活性与电子填凑数联系
2  3DOM Co3O4的TEM图及充电机充电可充电锌空蓄电池充放电功用及循环稳定性
3  NiCo/PFC双功用催化剂循环稳定性成果、SEM图及气液固三相反响进程示意图
充电机可充电气锌-空蓄电池双功用催化剂
3  空气电极结构
4 基于混合型催化剂的三电极式电化学充电机可充电气锌-空蓄电池新式双功用空气电极 不含黏结剂的集成式空气电极
5  Co4N/CNW/CC双功用电极在电化学充电机可充电气锌-空蓄电池中的运用
6  Co4N/CNW/CC双功用电极在电化学充电机可充电气锌-空蓄电池中的运用
结语
由于市场对绿色充电机充电蓄电池产品与新动力技能的迫切需求，国内外现已展开大量研讨并获得显著技能进步，其中电化学可充的锌-空气二次充电机充电蓄电池具有能量密度高、安全环保的特色，得到越来越多的重视。空气电极作为充电机充电蓄电池要害组件，是研讨开发的焦点。尽管现在关于空气电极相关的研讨现已有许多的开展，但为了进一步开展电化学可充式二次充电机充电气锌-空蓄电池仍需求许多的尽力。因而，未来的研讨依然需求在以下几个方向持续尽力。
（1）开发高活性、高稳定性、价格合理的双功用电催化剂。进一步对水系电解液条件下氧复原进程和氧分出进程的机理有更深化的了解，对催化剂的活性位点有更深化的知道，进而可以合理规划新式的催化剂。
（2）高度结构化的空气电极规划与制备工艺开发。现在的充电机充电气锌-空蓄电池研讨与碱性燃料充电机充电蓄电池非常相似，运用碳资料为基底，如Toray碳纸等，但是碳资料在重复的充放电进程中，极易发作碳蚀现象。并且，空气电极的制备进程非常繁琐，辅佐成分的增加也会发生一些不利的影响。催化剂与基底间作用力较弱时极易掉落，形成充电机充电蓄电池功用的衰减。因而，需求开展一些新式结构的空气电极结构，使充电机充电蓄电池的运用周期更长。
（3）开展适合于批量化制作的三电极结构充电机充电气锌-空蓄电池。通过ORR和OER进程的解耦，为保持催化剂与空气电极功用提供条件，有效进步充放电循环稳定性。此外，电化学可充电的充电机充电气锌-空蓄电池在能量密度和技能经济方面有显着优势，是未来新式充电机充电蓄电池技能的重要开展方向。