技术领域：先进制造；新材料；环境保护与资源综合利用；现代交通(含新能源/智能汽车)；锌空电池；新能源；催化剂；电催化。

1. 痛点问题

水系锌空气电池具有高理论能量密度、低成本和高安全性等优势，被认为是理想的储能与转化技术之一。然而，充放电过程中空气电极上缓慢的氧气还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）及多反应要求不同使得对设计高性能的水系锌空气电池提出了挑战，限制了其在实际应用中的推广。

2. 解决方案

本技术通过精确调控原子和电子结构，优化中间产物的吸附行为，设计了高性能的单相双活性位点氧化物催化剂，并借助辅助位点有效地调节了双活性位的原子和电子环境，降低ORR和OER反应能垒和提升水系可再充锌-空气电池的电催化性能。

图1 基于本技术的可再充锌空气电池模组太阳能综合储能体系（应急灯展示）

3. 竞争优势分析

宽温工作与长循环寿命：基于上述催化剂的水系锌空气电池在宽温度范围内（-30~ 65 ℃）表现出高的性能。电池甚至在低温下（-20 ℃），经过138天运行之后，性能几乎无衰减，具有良好的稳定性。

高安全性：水系锌空气电池具有高安全性，不易发生燃烧和爆炸等安全事故，适合在各种应用场景中使用。

4. 市场应用前景

本技术面向高能量密度、长循环寿命和宽温度范围的应用场景，适用于长时间续航需求移动设备（如作为增程器或辅助电源，缓解电动汽车里程焦虑）、离网能源系统（偏远地区或应急电源）、分布式储能领域等。可适用于高性能、高安全器件的研发、生产和制造的企业或相关单位，用于开发能量密度更高、循环寿命更长、安全性更好、价格更有竞争力的二代可充电池。

5. 发展规划

拟通过技术许可方式开展成果转化，将本技术应用在离网能源系统和分布式储能领域中，结合可持续能源，解决能源危机和推动绿色经济发展。

6. 知识产权情况

已获得多项发明专利授权。

本技术聚焦高性能水系锌空气电池的催化剂的开发，希望与厂商展开合作，进行更大容量、更大规模的水系锌空气电池器件的制造。同时，希望与动力电池企业、绿色储能等展开合作，共同推动高性能水系锌空气电池的开发和市场化推广。

科研团队主要来自于清华大学化工系绿色反应工程与工艺北京市重点实验室张如范副教授团队，长期从事能源化学与功能材料的研究，致力于将国家重大需求与基础研究相结合，面向能源存储和利用的重大需求。研究团队掌握了高性能水系锌空气电池催化剂及器件开发的技术，并发展出了Ah的高性能水系可再充锌空气电池，且在太阳能综合储能体系中表现良好。

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成果编号：20250018

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