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技術(shù)領(lǐng)域：先進(jìn)制造；新材料；環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用；現(xiàn)代交通(含新能源/智能汽車)；鋅空電池；新能源；催化劑；電催化。

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題

水系鋅空氣電池具有高理論能量密度、低成本和高安全性等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是理想的儲(chǔ)能與轉(zhuǎn)化技術(shù)之一。然而，充放電過(guò)程中空氣電極上緩慢的氧氣還原反應(yīng)（ORR）和氧析出反應(yīng)（OER）及多反應(yīng)要求不同使得對(duì)設(shè)計(jì)高性能的水系鋅空氣電池提出了挑戰(zhàn)，限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。

2. 解決方案

本技術(shù)通過(guò)精確調(diào)控原子和電子結(jié)構(gòu)，優(yōu)化中間產(chǎn)物的吸附行為，設(shè)計(jì)了高性能的單相雙活性位點(diǎn)氧化物催化劑，并借助輔助位點(diǎn)有效地調(diào)節(jié)了雙活性位的原子和電子環(huán)境，降低ORR和OER反應(yīng)能壘和提升水系可再充鋅-空氣電池的電催化性能。

圖1 基于本技術(shù)的可再充鋅空氣電池模組太陽(yáng)能綜合儲(chǔ)能體系（應(yīng)急燈展示）

3. 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析

寬溫工作與長(zhǎng)循環(huán)壽命：基于上述催化劑的水系鋅空氣電池在寬溫度范圍內(nèi)（-30~ 65 ℃）表現(xiàn)出高的性能。電池甚至在低溫下（-20 ℃），經(jīng)過(guò)138天運(yùn)行之后，性能幾乎無(wú)衰減，具有良好的穩(wěn)定性。

高安全性：水系鋅空氣電池具有高安全性，不易發(fā)生燃燒和爆炸等安全事故，適合在各種應(yīng)用場(chǎng)景中使用。

4. 市場(chǎng)應(yīng)用前景

本技術(shù)面向高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和寬溫度范圍的應(yīng)用場(chǎng)景，適用于長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航需求移動(dòng)設(shè)備（如作為增程器或輔助電源，緩解電動(dòng)汽車?yán)锍探箲]）、離網(wǎng)能源系統(tǒng)（偏遠(yuǎn)地區(qū)或應(yīng)急電源）、分布式儲(chǔ)能領(lǐng)域等。可適用于高性能、高安全器件的研發(fā)、生產(chǎn)和制造的企業(yè)或相關(guān)單位，用于開(kāi)發(fā)能量密度更高、循環(huán)壽命更長(zhǎng)、安全性更好、價(jià)格更有競(jìng)爭(zhēng)力的二代可充電池。

5. 發(fā)展規(guī)劃

擬通過(guò)技術(shù)許可方式開(kāi)展成果轉(zhuǎn)化，將本技術(shù)應(yīng)用在離網(wǎng)能源系統(tǒng)和分布式儲(chǔ)能領(lǐng)域中，結(jié)合可持續(xù)能源，解決能源危機(jī)和推動(dòng)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

6. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況

已獲得多項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。

本技術(shù)聚焦高性能水系鋅空氣電池的催化劑的開(kāi)發(fā)，希望與廠商展開(kāi)合作，進(jìn)行更大容量、更大規(guī)模的水系鋅空氣電池器件的制造。同時(shí)，希望與動(dòng)力電池企業(yè)、綠色儲(chǔ)能等展開(kāi)合作，共同推動(dòng)高性能水系鋅空氣電池的開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)化推廣。

科研團(tuán)隊(duì)主要來(lái)自于清華大學(xué)化工系綠色反應(yīng)工程與工藝北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張如范副教授團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期從事能源化學(xué)與功能材料的研究，致力于將國(guó)家重大需求與基礎(chǔ)研究相結(jié)合，面向能源存儲(chǔ)和利用的重大需求。研究團(tuán)隊(duì)掌握了高性能水系鋅空氣電池催化劑及器件開(kāi)發(fā)的技術(shù)，并發(fā)展出了Ah的高性能水系可再充鋅空氣電池，且在太陽(yáng)能綜合儲(chǔ)能體系中表現(xiàn)良好。

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成果編號(hào)：20250018

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