日本山梨大學(xué)和早稻田大學(xué)合作的研究團(tuán)隊(duì)開發(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(jī)物為負(fù)極的全固態(tài)空氣蓄電池。這種電池可反復(fù)充放電，輕便且安全性好，在彎折狀態(tài)下也能使用，有望應(yīng)用于便攜電子設(shè)備。

據(jù)山梨大學(xué)和早稻田大學(xué)近日聯(lián)合發(fā)布的公報(bào)，目前常見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(fù)極活性物質(zhì)，再加上水性電解液構(gòu)成。因?yàn)椴恍枰陔姵貎?nèi)部儲存正極活性物質(zhì)，空氣電池在理論上具有更高的能量密度。然而，現(xiàn)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題。此外，作為負(fù)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(jī)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(fù)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(kuò)散電極，其活性物質(zhì)為氧氣，以此構(gòu)成全固態(tài)空氣蓄電池。

通過電流、電位測量，研究人員確認(rèn)了電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)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(jī)物作為空氣電池負(fù)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(fù)極相比，用該化合物的聚合物作為負(fù)極可顯著提升電池放電容量。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(fù)極的全固態(tài)空氣蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)30次。

相關(guān)論文已發(fā)表在德國學(xué)術(shù)刊物《應(yīng)用化學(xué)國際版》上。

公報(bào)說，相比于目前常見的空氣電池，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，不會因水分導(dǎo)致電極性能下降。今后通過提高材料性能，改善耐久性等，這種電池有望用作手機(jī)等便攜電子設(shè)備等的電源。