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本文主要研究了基于非贵金属催化剂的可充电锌空气电池储能器件的设计与制备,做了以下两个工作:（1）近年来,随着可穿戴微电子技术的蓬勃发展,迫切需要与之匹配的微型电源。对电源需要同时考虑能量密度,柔韧性,安全问题。锌空气电池因为其高的理论容量密度和低风险,在新型储能系统中存在极大的应用前景,同时基于锌空气电池进一步开发全固态可充电电池用于可穿戴具有迫切需求。通过在空气阴极上使用具有反蛋白石结构的N,S掺杂碳与Co9S8纳米颗粒结合作为高效双功能电催化剂,并使用具有高离子导电性和保水性的聚丙烯酰胺-共聚-聚丙烯酸碱性水凝胶作为固体电解质,开发了平面型全固态可充电锌空气电池（OAR-ZAB）。与大多数报道的采用传统聚乙烯醇（PVA）碱性水凝胶电解质的设备相比,OAR-ZAB具有更高的开路电势（1.408 V）,更大的的比容量(738mA h g-1)和更好的可充电性（105次循环/35 h）。展出的单位面积/比能量密度(7.53 mW h cm-2/900.4 Wh kg-1)也优于其他储能器件,例如微型超级电容器(≤0.01mW h cm-2)和锂离子电池(≤200Wh kg-1)。此外,合理的平面内电极部署使OAR-ZAB具有良好的共面集成能力和高度的灵活性,从而允许平面内串联/并联连接以输出所需的电压/电流,并在不同的弯曲角度下稳定工作。结合其他优势（包括其小型化和所用水凝胶电解质的固有安全性）,OAR-ZAB非常适合可穿戴应用。作为演示,制造了一个柔性的串联OAR-ZAB阵列,共形地缝在衣服上,可安全地用于为智能手机充电或点亮安全警告装置。所有这些使它们成为可穿戴微电子产品具有竞争力的微型电源。（2）可充电锌空气电池循环寿命短是限制其大规模使用的主要原因,双功能催化剂的耐久性差以及碱性电解液对空气电极的腐蚀是抑制可充电金属空气电池充放电循环的主要瓶颈。在本文中,通过将Co9S8纳米粒子浸入有缺陷的碳孔中作为互连的微型纳米反应器。这种设计不仅提供了高的表面体积比,以增加暴露的催化位点的数量,而且由于孔的空间限制效应,还会阻止纳米颗粒在循环过程中聚集现象。因此,可以解决长期困扰纳米催化剂稳定性的固有难题,从而获得了更好的稳定性。因此,开发出的催化剂具有出色的双功能电催化活性和耐久性。此外常规碱性锌空气电池的使用受到锌阳极腐蚀和枝晶生长以及电解质快速形成碳酸盐的严重限制。在本文中,我们报道了一种新兴的近中性锌空气电池类型,它使用具有高离子电导率的近中性电解质(ZnCl2-NH4Cl)。该中性锌空电池系统比碱性电解质更具环境友好性和腐蚀性,因此可以避免碳化问题并减轻腐蚀问题。在可充电锌空气电池的实际应用中,环境条件下,在10 mA cm-2的电流密度下进行充放电测试,可实现长达1000 h以上的长期循环能力。本工作通过纳米结构工程技术制备一种高效非贵金属电催化剂,并且采用了一种稳定的电解质系统,可以有效改善可充电锌空气电池的循环寿命。