中国东华大学与合作机构的研究人员成功开发出一种新型锌空气电池，该电池能够维持稳定的充放电操作超过1100小时，并展现出优异的机械性能。

研究人员在《eScience》期刊上发表了这项成果，其核心创新在于开发了一种p-n异质结催化剂。该催化剂将石墨氮化碳纳米片与碳纳米纤维网络相结合，网络中嵌入了两种钴活性位点：碳纳米管包裹的钴纳米颗粒和原子级分散的Co–N₄基团。这种设计形成了II型p-n异质结，在光照条件下能够促进定向电荷转移。

在光照作用下，光生电子迁移到导电碳框架驱动氧还原反应，同时空穴在相邻位点促进氧析出反应。这种空间分离机制有效抑制了电荷复合，降低了反应能垒。电化学测试表明，光照下氧反应的过电位差仅为0.684 V，性能优于多种先进的双功能催化剂。

当应用于实际锌空气电池时，这种光增强系统实现了310 mW cm⁻²的峰值功率密度，并保持了超过1100小时的稳定循环性能。柔性电池版本也能达到96 mW cm⁻²的峰值功率密度，且在0°至180°的弯曲角度范围内仍能正常工作。

锌空气电池因其高理论能量密度、安全性和材料丰富性，在大规模储能和柔性电子领域具有应用潜力。然而，其实际应用常受限于空气电极处缓慢的氧电化学反应。这项研究通过光-电催化整合，为克服这一限制提供了新思路。

该研究成果为锌空气电池的实际应用提供了通用策略，可应用于电网储能、可穿戴设备和太阳能辅助电力系统等领域。研究团队指出："这项工作为设计高效光-电催化剂和推进下一代太阳能-电化学能量转换系统提供了一个新平台。"

除了锌空气电池，该设计原则还可扩展至其他金属-空气电池和光辅助电化学系统，为实现太阳能与电化学储能的直接整合提供了可行途径。