中科院理化所高電流密度下可充放電式鋅空氣電池研究取得進展

    可逆鋅空氣電池具有價格低廉、環境友好和能量密度高（1084Wh kg-1）等優勢，在便攜式交通工具和能量貯存器件使用方面潛力巨大。該電池的中心組分是驅動氧復原反響(ORR)和析氧反響(OER)的雙功用催化劑，但存在動力學緩慢及循環穩定性差等問題。因而，開展廉價、高效的雙功用催化劑，對于推動可逆鋅空氣電池的實踐使用具有重要意義。

    氮化物，如Ni3FeN等，因其獨特的電子結構和半金屬特性，在電催化氧氣復原反響(OER)中，表現出優異的功用。但將Ni3FeN使用于可逆鋅空氣電池中，面對兩個問題：一是氮化物的ORR活性低；二是氮化物的在組成進程（氨氣氣氛煅燒）中易聚會，難以得到更小尺度、更多活性位暴露的氮化物，阻礙其OER功用的進一步提高。

    近來，中國科學院理化技能研究所超分子光化學研究團隊研究員張鐵銳課題組選用“一舉兩得”的戰略，經過引進鈷氮共摻雜碳載體(Co,N-CNF)，有用減輕Ni3FeN在高溫組成進程中的聚會問題，然后縮小其尺度至14nm；同時Co,N-CNF自身具有優秀的ORR功用。因而，Ni3FeN/Co,N-CNF復合物的OER功用顯著優于貴金屬IrO2，ORR功用超過商業化Pt/C，該雙功用催化劑可實踐使用于可逆鋅空氣電池，并在高電流密度(50 mA cm-2)下長時間穩定作業。該戰略為規劃和組成多功用催化劑供給了新思路，可廣泛使用于金屬空氣電池、可充放電式燃料電池、全分化水以及其他動力范疇。

    研究結果以3D Carbon Nanoframe Scaffold-immobilized Ni3FeN Nanoparticle Electrocatalysts for Rechargeable Zinc-Air Batteries’Cathodes為題宣布在Nano Energy上。

    研究作業得到科技部國家重點基礎研究方案、國家自然科學基金委優秀青年科學基金項目、國家“萬人方案”-青年優秀人才支撐方案、中科院戰略性先導科技專項（B類）等的支撐。