新能源汽车续航焦虑、储能电站稳定性不足，是当下新能源领域的常见痛点。锌空气电池因能量密度高、锌资源丰富、成本低被寄予厚望，但它的“呼吸”过程——氧气还原反应（ORR，放电时氧气转化为水）和氧气析出反应（OER，充电时水分解为氧气）——效率低、稳定性差，一直是“卡脖子”难题。近日，我国温州大学等团队研发出新型双功能催化剂CoNC@FePc，让锌空气电池的性能和稳定性显著提升。

锌空气电池的“呼吸”困境
锌空气电池的工作原理像人体呼吸：放电时“吸入”氧气（ORR），充电时“呼出”氧气（OER）。这两个反应速率慢，需要催化剂加速，但传统方案存在短板——商业Pt/C（ORR用）和RuO₂（OER用）成本高、循环稳定性差：Pt/C在16小时后电流保留率仅88.3%，且两种催化剂分开使用增加了电池复杂度，让锌空气电池难以大规模应用到新能源汽车或储能电站中。

给铁酞菁找个“能量放大器”
团队的解决方案是把**铁酞菁（FePc，一种分子催化剂）锚定在ZIF-67衍生的钴碳基质（CoNC）**上。ZIF-67是一种金属有机框架，结构像多孔的“纳米笼子”，高温热解后变成含钴纳米颗粒的氮掺杂碳材料——钴纳米颗粒像“活性中心”，氮掺杂碳则提供多孔结构和电子传导通道。FePc分子被牢牢固定在钴纳米颗粒表面，两者间的电子相互作用增强了催化活性，就像给FePc加了个“能量放大器”，让ORR和OER反应同时加速。

实验室里的亮眼表现
实验测试显示，CoNC@FePc的性能远超商业催化剂：

ORR性能：半波电位达0.87V，超过Pt/C的0.85V；
OER性能：10mA/cm²电流下过电位仅314mV，低于RuO₂的331mV；
锌空气电池应用：峰值功率密度达150.2mW/cm²，循环充电放电100小时后仍保持稳定，而商业Pt/C+RuO₂组合仅能维持35小时；
稳定性：16小时后电流保留率达95.4%，远高于Pt/C的88.3%，且甲醇耐受性更好（电流下降仅8.7%，Pt/C下降18.1%）。
离量产还有几步？
虽然性能优异，但CoNC@FePc走向实际应用仍需优化：大规模合成时，如何保证FePc均匀锚定在CoNC上，以及进一步降低成本——目前制备工艺相对简单，但量产时的一致性和成本控制仍是挑战。不过，团队的研究为双功能催化剂设计提供了新思路，有望推动锌空气电池在新能源汽车和储能领域的应用。

随着新能源需求增长，高效稳定的催化剂是锌空气电池普及的关键。我国团队的这项研究，不仅提升了催化剂性能，还为降低新能源电池成本提供了可能，未来或许能让电动车跑得更远、储能电站更可靠。

来源: FIE能源前沿期刊