锌-空气电池具有比能量高、价格低廉、使用安全性好等优点,这使得一次锌-空气电池在铁路信号灯、助听器等领域有着广泛应用。相比之下,可充式锌-空气电池存在循环寿命短等问题,目前主要处于研究阶段。本文即围绕如何提升可充式锌-空气电池性能展开研究。首先,本文介绍了可充式锌-空气电池的工作原理,综述了锌-空气电池的国内外研究现状,并由此分析了影响锌-空气电池性能的主要因素,为之后的研究工作提供了指引。然后,提出了一种新型的三电极结构并基于该结构制备了可充式锌-空气电池。为使电池结构简单紧凑,同时保障空气电极的循环寿命,该结构将空气电极与充电电极层压在一起,并通过实验证明了在充电时空气电极并不参与反应。为了衡量使用新型三电极结构电池的性能,设计制作了另外两种三电极结构的电池,然后对三个电池进行了一系列的充放电测试。结果显示,I号电池(新型三电极结构)与III号电池(空气电极和充电电极分别在锌电极两侧)表现出相当的充放电性能,并且优于II号电池(空气电极和充电电极在锌电极同侧),结合I号电池在材料体积方面的优势,表明新型三电极结构是一种更为可行的方案。最后,探究了磁场对充电过程氧气泡运动的影响。实验表明,施加与电极表面垂直的磁场会驱动氧气泡定向偏转运动,而洛伦兹力是驱动氧气泡定向偏转运动的主要原因。并且,磁场能降低电池的充电电压,这一效果随着磁场强度、电流密度的增大而增大,在电流密度为150m A/cm~2时,B=0.2T时的充电电压相比无磁场时下降了0.24V。此外,线性伏安扫描曲线(LSV)说明磁场可以增加阳极反应时的有效活化面积,降低电极过电势,电化学阻抗谱(EIS)则表明磁场可以降低阳极反应过程中的电荷转移电阻和电解液电阻,并且过电势和电阻的降低效果同样与磁场强度正相关。通过磁场对充电过程的作用,降低了电池的充电电压,减小了充电时耗费的能量,为之后在充电电极中掺入磁性材料提供了理论参考。