金屬空氣電池（MAB）具有儲能高、重量輕、價格低廉等優點，被視為重要的電動汽車潛在應用技術。最近，韓國蔚山國家科學技術研究所（UNIST）下屬的研究小組開發了一種新催化劑，可以提高MAB電池的性能，比如充放電效率。

據外媒報道，韓國蔚山國家科學技術研究所（UNIST）能源與化學工程學院GuntaeKim教授領導的研究團隊，推出新型復合催化劑，有效提升MAB電池的充放電性能。他們將極薄的金屬氧化物薄膜沉積在鈣鈦礦催化劑表面，通過兩種催化劑之間自然形成的界面，提高新催化劑的整體性能和穩定性。

MAB是最輕、最緊湊的電池之一，采用由純金屬制成的負極，如鋰、鋅、鎂和鋁，以及空氣正極，通過大氣中的氧氣與金屬發生反應來產生電流。目前，MAB電池采用鉑等貴金屬作為催化劑，雖然催化效果較好，但是成本太高，使其商業化應用受到阻礙。與此同時，作為替代的鈣鈦礦催化劑，表現出良好的催化性能，但是激活率較低。

Kim教授將兩種催化劑組合在一起，使其形成新型復合催化劑，解決這一問題。在充放電反應中，每種催化劑都表現出了優異的性能。充電性能良好的金屬催化劑（鈷氧化物），被沉積在非常薄的錳基鈣鈦礦催化劑（LSM）層體上，而LSM的放電性能很好。結果表明，當沉積過程重復20次時，兩種催化劑的協同效應達到最佳。

本項研究首席作者ArimSeong表示：“在原子層沉積（ALD）過程中，經過反復沉積和氧化循環，錳離子從LSM擴散到Co3O4。因此，LSM和自重建尖晶石夾層（Co3O4/MnCo32O4/LSM）構成LSM-20-co催化劑，從而增強LSM-20-Co混合催化劑的催化活性，使得ORR和OER在堿性溶液中的雙功能電化學性能更優越。”

研究小組稱：“據我們所知，本次研究首次涉及在ALD過程中由原位陽離子擴散形成的自重構中間層，為堿性鋅空氣電池設計出高效穩定的雙功能催化劑。”

Kim教授表示：“我們的研究成果為高效電催化劑提供了自重構中間層的合理設計策略。因此，此項研究工作可為合理設計鈣鈦礦材料金屬氧化物提供參考。”

什么是金屬空氣電池？

金屬-空氣電池是以電極電位較負的金屬如鎂、鋁、鋅、汞、鐵等作負極，以空氣中的氧或純氧作正極的活性物質。鋅-空氣電池在金屬-空氣電池系列中是研究最多且已廣泛應用的一種電池，近20年來圍繞二次鋅-空氣電池科學家做了大量的研究。日本三洋公司已制出大容量的二次鋅-空氣電池，采用空氣和電液受力循環的辦法，研制出電壓為125V容量為560A·h的牽引車用的鋅-空氣電池。據報道已在車輛上應用，其放電電流密度可達80mA/cm2，最高可達130mA/cm2。法國及日本的一些公司采用循環鋅漿的辦法制成鋅-空氣二次電流，活性物質的恢復在電池外部進行，其實際比能量達115W·h/kg。

近年，作為一種新型電池，以鋰空氣電池為代表的金屬空氣電池越來越多地獲得研發人員和市場相關者的矚目。如果這種電池能過研發成功，將大幅度提高車載電池的性能，使電動車的續航能力達到或超過現有汽油、柴油發動機車的水準。

如果金屬空氣電池的研究能夠取得突破，在與內燃機動力車以及燃料電池車的續航歷程競爭中，目前處于劣勢的電動車將會脫穎而出。而空氣電池將會取代目前主流的鋰離子電池，一舉登上霸主地位。

目前國外已經有公司推出了金屬空氣電池，可以徹底改變清潔能源生產方式，該電池技術利用石墨烯材料實現電池的商業可行性和經濟性。傳統的鋰離子電池儲存能量，而不產生能量。按照市場上某種電動汽車為例，一輛電動汽車續航里程達100至150公里，充電需要5至6個小時。但是金屬空氣電池技術可將電池能量密度提高十倍，幾分鐘內將該電池金屬更換好后，電動汽車續航里程可超過1000公里。

石墨烯金屬電池技術通過產生能量繼續汽車的行駛，基本可實現完全清潔、零排放，是真正的環保技術，解決了電動汽車的“續航里程焦慮”問題。

當然該項技術目前在實際應用上仍有不足之處，比如電池金屬外殼笨重，占據汽車整個后座等問題。

無論從經濟效益還是用戶的使用習慣看，將空氣電池作為充電電池使用，應該是最有市場潛力的。但是，目前限于電極材料和電解質問題，空氣電池的研發工作仍然任重道遠。

如果將空氣電池作為充電電池使用，目前存在著以下的問題：

1.需要提高電池的耐久性

如上所述，鋅曾被認為是一種較好的可用來充當空氣電池陰極的材料，可是在重復進行充放電的過程中，陰極的形狀會因形成枝狀結晶而變形，并帶來電池性能的惡化。

另一方面，如何解決還原氧氣這種活潑物質對陽極的腐蝕，也是目前研究的重要方向。

2.需要提高電池的穩定性

空氣電池的陽極由于暴露于空氣中，所以很容易受到空氣的溫度、濕度和二氧化碳濃度的影響。空氣吸取過度，則會引起電解液的干燥；而空氣吸取太少，則電池內化學反應速度下降，導致電池性能的低下。

從原理上看，空氣電池是一種開放狀態的結構。所以，解決這類看似矛盾的問題，也成為左右空氣電池發展進程的重要課題。