新能源汽车续航“越用越短”、储能电站维护成本高——这些问题背后，都藏着电池催化剂的“寿命焦虑”。锌空气电池因能量密度高、成本低被视为下一代储能“新星”，但它的核心部件双功能催化剂（同时负责放电时的氧气还原ORR和充电时的氧气析出OER，像电池的“呼吸阀”）却常因活性中心流失、结构崩塌“短命”。近日，我国温州大学团队研发的CoNC@FePc催化剂，让锌空气电池循环100小时仍保持稳定性能，为解决这一痛点提供了新方案。

锌空气电池的“短命”难题
锌空气电池的工作原理像“呼吸”：放电时“吸”氧气（ORR），充电时“呼”氧气（OER）。这两个反应需要催化剂加速，但传统催化剂（如Pt/C、RuO₂）不仅成本高（含贵金属），还容易“罢工”——循环几十小时后，活性中心就会脱落或被腐蚀，导致电池容量骤降。比如商业Pt/C+RuO₂催化剂的锌空气电池，循环35小时就会失效，而我国团队的目标是让这个时间延长3倍以上。

给催化剂找个“稳定靠山”
团队的创新在于给催化剂找了个**“纳米笼子”——用ZIF-67（一种金属有机框架材料，结构像多孔的笼子）高温热解成含钴纳米颗粒的氮掺杂碳基质（CoNC），再把铁酞菁（FePc，一种分子催化剂）**锚定在笼子里。这个“笼子”不仅能固定FePc分子，还能通过电子相互作用增强催化活性，就像给催化剂穿上了“防弹衣”，防止活性中心流失。

实测：100小时循环稳如泰山
实验室测试显示，CoNC@FePc催化剂的表现远超商业产品：

循环稳定性：组装的锌空气电池循环100小时后，容量几乎不衰减，而商业Pt/C+RuO₂电池仅能维持35小时；
甲醇耐受性：加入甲醇后，电流仅下降8.7%（商业Pt/C下降18.1%），说明抗干扰能力更强；
结构稳定：HAADF-STEM图像显示，FePc分子均匀分散在CoNC基质中，没有明显团聚，保证了长期活性。
这些数据意味着，如果用在新能源汽车上，电池寿命可能延长3倍以上；如果用在储能电站，维护周期从每月一次变成每季度一次，成本大幅降低。

离量产还有多远？
虽然性能优异，但大规模应用仍需解决两个问题：一是如何保证FePc分子在量产中均匀锚定（目前实验室方法是溶液法，量产需要更高效的工艺）；二是进一步降低成本（虽然不用贵金属，但ZIF-67的合成成本仍需优化）。不过，团队表示，这些问题都有可行的解决方案，比如采用连续化生产工艺或替代更便宜的原料。

未来：让新能源更“耐造”
锌空气电池的成本只有锂电池的1/3，加上CoNC@FePc催化剂的长寿命，未来可能在三个领域大显身手：

新能源汽车：续航里程提升50%，充电次数减少一半；
储能电站：寿命延长3倍，维护成本降50%；
便携式设备：手机电池一周充一次电成为可能。
我国团队的这项研究，不仅解决了锌空气电池的“短命”痛点，还为新能源材料的设计提供了新思路——给催化剂找个“稳定靠山”，或许是未来储能技术突破的关键。

来源: FIE能源前沿期刊