文 献 综 述

摘要

锌-空气电池具有较高的质量比能量和质量比功率，工作电压平稳，成本低廉，受到世界的广泛关注。本文简单回顾了锌空气电池的发展历程，介绍了碱性锌空气电池的优缺点及其工作的电化学原理，分析了空气扩散电极（正极）的结构、存在的问题和常用催化剂的种类，论述了钙钛矿型催化剂的结构、催化机理和制备方法，并着重探讨了溶胶-凝胶法的基本原理和一般流程。

关键词：锌-空气电池 氧还原和氧析出 空气扩散电极 镧系钙钛矿型催化剂 溶胶-凝胶法

0 前言

当今社会能源危机成为制约经济发展的重要影响因素，环境污染成为危害人类健康的主要问题。在建立低碳节能社会的进程中，各国争先发展绿色环保洁净新能源。金属空气电池符合新型绿色能源要求，是具有巨大市场前景的电源。

锌-空气电池以锌为负极活性物质，空气中的氧气为正极活性物质。由于空气中的氧气随时可取，又不占用电池空间，因此在相同体积下，锌-空气电池可以储存更多的负极反应原料，在同型号的电池中，锌空气电池的比能量最高，理论比能量可达1350Wh/Kg；而负极活性物质锌的储存量大，价格相对低廉，且性能稳定，故而锌-空气电池具有容量大、比能量高、成本低、发电稳定、安全、无污染等优点，从适用性、可回收性、阳极材料价格等来看，锌-空气电池已成为当今世界能源领域的开发热点，是最具有吸引力的金属空气电池[1]。

率先将锌-空气电池推向移动电话应用领域的是以色列Electric Fuel公司^[2]，用于motorola公司手机使用，试验阶段可以实现连续通话6.2小时，期望最终达到连续通话10小时以上。武汉大学也研制出方形结构的用于移动电话的锌空气电池，电池组比能量高达220Wh/kg，最大输出功率可达3.6W，并且其综合性能完全满足移动电话的使用要求。据有关专家预测，锌-空气电池比普通意义上的燃料电池更容易降低成本，实现商业化[3]。但是，锌电极也存在着因自放电而引起电池容量下降的问题。同时，当其作为可充电池负极时，时有诸如锌枝晶的出现、电极板的形变、自腐蚀、钝化、集流体与活性物质脱离等问题伴生。从电极原材料的形貌粒度分布、结构缺陷、表面活性以及化学组成入手，同时选择合适的添加剂以及成型工艺，研究出高性能的锌电极及空气电极，使其既能满足实际需要又对环境无污染，这一直是电池工作者努力的方向。

1 锌-空气电池简介

锌空气电池是一种金属空气电池，以空气中的氧气作正极活性物质^[4]，电极电位比较负的金属锌作为负极，中性或碱性的电解质水溶液作为电解液。锌空气电池是一种半蓄电池半燃料电池。首先，负极活性物质同锌锰、铅酸等蓄电池一样封装在电池内部，具有蓄电池的特点；其次，正极活性物质来自电池外部的空气中所含的氧，理论上有无限容量，是燃料电池的典型特征。