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技術領域：先進制造；新材料；環境保護與資源綜合利用；現代交通(含新能源/智能汽車)；鋅空電池；新能源；催化劑；電催化。

1. 痛點問題

水系鋅空氣電池具有高理論能量密度、低成本和高安全性等優勢，被認為是理想的儲能與轉化技術之一。然而，充放電過程中空氣電極上緩慢的氧氣還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）及多反應要求不同使得對設計高性能的水系鋅空氣電池提出了挑戰，限制了其在實際應用中的推廣。

2. 解決方案

本技術通過精確調控原子和電子結構，優化中間產物的吸附行為，設計了高性能的單相雙活性位點氧化物催化劑，并借助輔助位點有效地調節了雙活性位的原子和電子環境，降低ORR和OER反應能壘和提升水系可再充鋅-空氣電池的電催化性能。

圖1 基于本技術的可再充鋅空氣電池模組太陽能綜合儲能體系（應急燈展示）

3. 競爭優勢分析

寬溫工作與長循環壽命：基于上述催化劑的水系鋅空氣電池在寬溫度范圍內（-30~ 65 ℃）表現出高的性能。電池甚至在低溫下（-20 ℃），經過138天運行之后，性能幾乎無衰減，具有良好的穩定性。

高安全性：水系鋅空氣電池具有高安全性，不易發生燃燒和爆炸等安全事故，適合在各種應用場景中使用。

4. 市場應用前景

本技術面向高能量密度、長循環壽命和寬溫度范圍的應用場景，適用于長時間續航需求移動設備（如作為增程器或輔助電源，緩解電動汽車里程焦慮）、離網能源系統（偏遠地區或應急電源）、分布式儲能領域等。可適用于高性能、高安全器件的研發、生產和制造的企業或相關單位，用于開發能量密度更高、循環壽命更長、安全性更好、價格更有競爭力的二代可充電池。

5. 發展規劃

擬通過技術許可方式開展成果轉化，將本技術應用在離網能源系統和分布式儲能領域中，結合可持續能源，解決能源危機和推動綠色經濟發展。

6. 知識產權情況

已獲得多項發明專利授權。

本技術聚焦高性能水系鋅空氣電池的催化劑的開發，希望與廠商展開合作，進行更大容量、更大規模的水系鋅空氣電池器件的制造。同時，希望與動力電池企業、綠色儲能等展開合作，共同推動高性能水系鋅空氣電池的開發和市場化推廣。

科研團隊主要來自于清華大學化工系綠色反應工程與工藝北京市重點實驗室張如范副教授團隊，長期從事能源化學與功能材料的研究，致力于將國家重大需求與基礎研究相結合，面向能源存儲和利用的重大需求。研究團隊掌握了高性能水系鋅空氣電池催化劑及器件開發的技術，并發展出了Ah的高性能水系可再充鋅空氣電池，且在太陽能綜合儲能體系中表現良好。

Email：ott@tsinghua.edu.cn     

成果編號：20250018

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