可充锌空气电池因其能量密度高、放电电压平稳、低成本、可持续发展等优点受到广大研究者的关注,被认为是一种十分具有研究价值和应用潜能的新型储能体系。然而,可充锌空气电池还存在ORR/OER反应动力学仍然较慢、库伦效率不高和循环寿命短等问题,其商业化之路尚有一定距离。本文分别制备了Co/N-C-800和Ni S-Co S₂-Co/N-C两种催化剂,采用XRD、SEM、XPS、BET等技术对催化剂进行结构表征。以负载催化剂的泡沫镍为阴极,铜网为阳极,添加Zn O的KOH溶液为电解液,构建锌空气电池体系。通过电化学测试对催化剂的ORR/OER催化性能、极化性能、充放电循环性能、倍率性能等进行系统研究。通过在N₂保护下热解ZIF-67前驱体制备Co/N-C催化剂,表征结果表明,Co主要以单质形式均匀分布在介孔结构的片状碳上,氮主要以吡啶型N、石墨型N和Co-N_x形式掺杂到催化剂之中。不同热解温度对催化剂产生的影响不同,800℃热解得到的催化剂Co/N-C-800具有高效的ORR/OER双功能催化活性和充放电循环性能,可以稳定循环1000个循环,库伦效率在89%～95%之间,电压效率保持在92%左右,放电电压维持在1.71 V,平均充放电电压差约为0.16 V。Co/N-C-800具有良好的充放电倍率性能,放电倍率从1 C增加至20 C,放电电压仍可以维持在1.60 V以上,充电倍率从3 C增加至40 C,放电电压仍然可以达到1.41 V,库伦效率也保持在90%以上。采用水热法以Co/N-C为基体,加入硫脲和硝酸镍制备Ni S-Co S₂-Co/N-C催化剂,表征结果表明,新制备的催化剂上除了负载金属Co,还含有针状Ni S和团块状Co S₂负载在介孔碳上,氮仍然以吡啶型N、石墨型N和Co-N_x形式掺杂到催化剂之中。Ni S-Co S₂-Co/N-C具有更为优越的ORR/OER催化活性,有效降低充电电压,延长放电平台,显著提高电池的充放电循环性能,可以稳定循环1200个循环,库伦效率一直高于96%,最高可达100%,电压效率稳定在92%以上,放电电压保持在1.66 V,平均充放电电压差为0.13 V。Ni S-Co S₂-Co/N-C具有优异的充放电倍率性能,放电倍率从1 C增加至40 C,放电电压仍保持在1.55 V以上,充电倍率从3 C增加至40 C,放电电压仍可以维持在1.59 V以上,库伦效率一直高于92%。