锌空气燃料电池具有能量密度高、电化学稳定性好、绿色环保等优点,正日益受到人们的关注。而在锌空气电池的充放电过程中,空气电极水淹、冒盐、催化剂流失等因素导致了锌空气电池性能衰减。因此,研究锌空气电池空气电极性能衰减的具体机理十分必要。本文通过电池循环寿命研究对空气电极进行了实验验证,优化了空气电极各层排列顺序、加工流程及工艺、防水透气层组成成分、催化层组成成分、集流体的选择及空气电极厚度等参数,分析了空气电极性能衰减的关键影响因素。实验中综合运用了接触角测量、电镜扫描、准稳态极化曲线测量、电化学交流阻抗测试、循环寿命测试等实验方法,其中得到的结果和结论总结如下:(1)对空气电极组成材料的优化。通过实验发现,防水透气层中PTFE含量在30%,造孔剂与活性炭质量比在2:1时,防水透气层进气孔道数量较多,孔径大小合理,分布均匀,疏水性能好,氧气气相传质效率高,性能最优;催化层中活性炭含量62%、二氧化锰20%、石墨10%、聚四氟乙烯8%的时候,催化剂活性较高,催化效能最好;实验证明空气电极选用泡沫镍作为集流体,厚度在1mm的时候,空气电极整体性能达到最佳。(2)对引起空气电极水淹、冒盐及催化剂流失等问题的关键因素探究。通过实验证明,随着电解液浓度、温度、电池内部压力和放电电流的增加,空气电极出现水淹的时间在不断缩短;伴随着空气中二氧化成浓度、电解液浓度和温度的增加,空气电极出现冒盐的时间越来越短;电解液的流动速度越快,催化层中的碳载体、催化剂等物质的流失越快,特别是在电解液流速变化较大的区域;实验证明,强碱溶液对空气电极的腐蚀性能够导致催化剂的流失,主要是因为聚四氟乙烯受到腐蚀后,粘结性下降,导致活性炭、催化剂、石墨等物质组成的微团物理结构和强度下降,最终导致催化剂的流失。通过对空气电极性能衰减机理研究,进一步加深了对制约锌空气电池性能和使用寿命的关键因素的认识,为研究锌空气电池奠定了坚实的理论基础,对未来科研工作指明了方向。