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杂化锌-空气/金属氧化物电池具有能量密度高、功率密度大、放电平台高且平稳、应用范围广和环境友好等优点,是电能高效转换和储存的重要研究方向。但目前杂化锌-空气/金属氧化物电池的研究目前依然处于初步探索阶段,要解决催化剂较低的ORR/OER活性,寿命短和极化问题仍面临着巨大的挑战。针对杂化锌-空气/金属氧化物现存的问题,本文主要对阴极催化剂方面开展研究工作,并对阳极集流体进行了相应的改善。采用直接生长在泡沫镍上的Co3O4纳米材料作为阴极活性材料,铁片作为阳极集流体,含有ZnO的KOH溶液为电解质,构建杂化锌-空气/金属氧化物电池体系;制备了Co3O4@rGO复合纳米材料为电池阴极活性物质;成功的合成了新型Co1.21Ni1.79O4纳米材料催化剂,探索该电池体系下的电化学性能。以负载有形貌可控的Co3O4泡沫镍为阴极,成功构建杂化锌-空气/金属氧化物电池体系。电池充放电测试结果表明,以25mA恒流持续充电8min,静置5min,100Ω恒电阻放电至0.9V截止电压时,Co3O4 OPNW杂化锌-空气/氧化钴电池能够稳定地进行2200个充放电循环,最高库伦效率可以达到92.8%,电压效率最高可达88%,放电电压保持在1.65V,充-放电电压差基本可稳定保持在0.3V左右。电池在不同氛围下的电化学行为发现,杂化锌电池是由Zn-Co3O4电池和Zn-空气电池组成,Zn-空气电池的ORR/OER反应和Zn-Co3O4电池中钴氧化物的氧化还原反应同时发生。电池在充放电的过程中只出现一个较高的放电电压平台,电池能够稳定放电不会出现较大的电压波动。将Co3O4负载于表面载有rGO的泡沫镍上得到Co3O4@rGO复合材料作为阴极催化剂,研究发现,对电池进行充放电循环测试时,电池可稳定运行600个循环,电池的库伦效率在82%85%范围内,放电电压平台稳定在1.65 V左右。进行放电倍率测试时,电池由1 C增加到接近5 C放电时平均放电电压未见衰减,库伦效率均在86%以上。成功制备了Co1.21Ni1.79O4 OPNNs阴极活性物质。循环伏安和极化曲线表明,Co1.21Ni1.79O4 OPNNs具有较好的ORR/OER双功能催化活性,对于电池的库伦效率、放电电压和循环寿命上都有显著的提高。对Co1.21Ni1.79O4 OPNNs电池进行50mA恒流充电8min,静置5min,100Ω恒电阻放电,截止电压0.9V的测试时,电池能够稳定运行2590循环,库伦效率为96.1%,平均放电电压提高至1.69V。