日本山梨大學(xué)和早稻田大學(xué)合作的研究團隊開(kāi)發(fā)出以質(zhì)子交換膜為電解質(zhì)，以具有氧化還原活性的有機物為負極的全固態(tài)空氣蓄電池。這種電池可反復充放電，輕便且安全性好，在彎折狀態(tài)下也能使用，有望應用于便攜電子設備。
據山梨大學(xué)和早稻田大學(xué)近日聯(lián)合發(fā)布的公報，目前常見(jiàn)的空氣電池一般以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，以鋰等金屬作為負極活性物質(zhì)，再加上水性電解液構成。因為不需要在電池內部?jì)Υ嬲龢O活性物質(zhì)，空氣電池在理論上具有更高的能量密度。然而，現有空氣電池多使用溶液電解質(zhì)，可能發(fā)生電解液泄漏等安全問(wèn)題。此外，作為負極的金屬易在環(huán)境中的氧氣和水分作用下性能下降。
為解決上述問(wèn)題，兩所高校研究人員合作，嘗試分別用具有氧化還原活性的有機化合物2,5-二羥基-1,4-苯醌及該化合物的聚合物作為電池負極活性物質(zhì)，用質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)，正極使用含鉑催化劑的氣體擴散電極，其活性物質(zhì)為氧氣，以此構成全固態(tài)空氣蓄電池。
通過(guò)電流、電位測量，研究人員確認了電池負極發(fā)生的反應及其可逆性，并評價(jià)了電池的放電速率、充放電循環(huán)性能等。研究顯示，使用具有氧化還原活性的有機物作為空氣電池負極是一種可行的思路。與使用2,5-二羥基-1,4-苯醌作為電池負極相比，用該化合物的聚合物作為負極可顯著(zhù)提升電池放電容量。在15C的放電倍率下，使用2,5-二羥基-1,4-苯醌的聚合物作為負極的全固態(tài)空氣蓄電池的充放電循環(huán)次數可達30次。
相關(guān)論文已發(fā)表在德國學(xué)術(shù)刊物《應用化學(xué)國際版》上。
公報說(shuō)，相比于目前常見(jiàn)的空氣電池，這種新型全固態(tài)空氣蓄電池安全性更高，并且使用材料不含水分，不會(huì )因水分導致電極性能下降。今后通過(guò)提高材料性能，改善耐久性等，這種電池有望用作手機等便攜電子設備等的電源。
