用于可充电金属空气电池的新型催化剂

锂离子电池的研究为下一代电池的开发开辟了无数的可能性。特别是，能量密度明显高于汽油每千克的金属空气电池最近得到了世界领先公司(如IBM)的认可和投资。

最近一项与UNIST有关的研究提出了一种新的催化剂，以加速金属空气电池的商业化。这一突破由UNIST能源与化学工程学院的Guntae Kim教授和Jaephil Cho教授共同领导，并与南京理工大学南京科技大学的Yunfei Bu教授合作。他们的新催化剂具有纳米纤维基钙钛矿材料的结构，并表现出优异的电化学性能，接近当今的贵金属催化剂，但仍然很便宜。

金属 - 空气电池是一种燃料电池或电池，其使用来自大气空气的氧气来氧化金属以产生电力。它配备了一个由纯金属(如锂或锌)制成的阳极和一个连接到取之不尽的空气源的空气阴极。空气阴极中的催化剂有助于电池与氧气的电化学反应。金属 - 空气电池作为新一代高性能电池具有以下优点：(1)结构简单，(2)极高的能量密度，以及(3)相对便宜的生产。

目前存在的金属 - 空气电池使用稀有且昂贵的金属催化剂作为其空气电极，例如铂(Pt)和氧化铱(IrO 2)。这阻碍了它进一步商业化进入市场。

在这项研究中，金教授和他的研究团队开发了一种新的催化剂，使用具有高导电性和催化性能的阳离子有序双钙钛矿。他们准备了一系列PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5 +?(x = 0,0.5,1,1.5和2，PBSCF)并通过电化学评估确定最佳的钴(Co)和铁(Fe)含量。

“介孔PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5 +α纳米纤维(PBSCF-NF)的结构具有高表面积，由均匀的孔径产生，”Ohhun Gwon在综合MS / Ph.D.中说。能源与化学工程系，该研究的第一作者。“这种纳米纤维还带来了氧还原反应(ORR)和氧气释放反应(OER)性能的显着改善。”

根据研究团队的说法，这种纳米纤维改善了ORR / OER的双功能。特别是，在0.3V的过电位下，OER性能比现有的贵金属氧化物IrO2高约9倍。此外，即使在锌空气电池的高电流密度下，它也表现出显着的充放电稳定性。 。

“我们预计这种材料的高电化学和催化性能将在金属 - 空气电池的商业化中发挥重要作用，”金教授说。“金属空气电池技术仍处于起步阶段，在开发可行的商业实施之前，似乎还需要进行大量的额外研究工作。”

他补充道，“然而，由于许多全球企业，如IBM，丰田和三星电子已经在开发金属空气电池，技术挑战很快就会以比预期更快的速度被清除。”

这项研究的结果已在10月份的ACS Nano期刊上在线发表。该研究得到了韩国研究基金会(NRF)的中期职业研究员计划的支持，该计划由科学，信息通信技术和未来规划部以及联合国教科文组织2017年研究基金资助。