氧電催化方面獲新進展：開發(fā)全固態(tài)鋅—空氣電池器件

近日，海南大學教授鄧意達、鄭學榮團隊在氧電催化方面取得了重要進展。相關(guān)研究成果以《自發(fā)硫化策略調(diào)制鎳鈷—(氧)羥基硫化物局部電子結(jié)構(gòu)以增強氧電催化》為題，發(fā)表在《先進能源材料》上。

金屬—空氣電池由于具有高理論能量密度、高安全性和低成本等優(yōu)勢而備受關(guān)注。析氧反應(OER)是其空氣電極關(guān)鍵的核心電化學反應過程。然而，催化劑緩慢的OER動力學阻礙了這些清潔能源系統(tǒng)的應用推廣進程。為了避免過渡依賴高成本、低儲量的傳統(tǒng)貴金屬 (Ir和Ru基) 催化劑，開發(fā)低成本、高豐度的過渡金屬 (TM) 基化合物 (TMCs) 已經(jīng)成為OER催化劑領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。

針對上述關(guān)鍵問題，鄧意達、鄭學榮團隊系統(tǒng)分析了過渡金屬硫化物在氧析出過程中的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了表面重構(gòu)后的微量硫?qū)μ嵘牧想娀瘜W活性具有重要作用;提出并發(fā)展了一種超快自發(fā)硫化技術(shù)，在羥基氧化物中直接構(gòu)筑具有豐富高價態(tài)金屬位點的羥基氧硫化物新型正極材料，其中硫的進入可以鎖定高價態(tài)金屬位點在材料結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定存在，并有效調(diào)制近鄰原子的電子結(jié)構(gòu)。

研究團隊將實驗與理論計算相結(jié)合，闡明了正極材料中鎳鈷雙金屬同步活化工作機制和穩(wěn)定的高價態(tài)Ni/Co—S價鍵結(jié)構(gòu)是提升材料氧析出活性和穩(wěn)定性的根本原因，為構(gòu)筑高活性、高穩(wěn)定性過渡金屬氧硫化物電極材料提供了一種新思路。

研究團隊進一步利用該正極材料體系開發(fā)了全固態(tài)鋅—空氣電池器件，電池的功率密度達到110mWcm-2，放電比容量達到721mAhg-1，并且在反復彎折循環(huán)400次后仍然保持高功率穩(wěn)定輸出，電池整體性能達到目前該領(lǐng)域的先進水平。(作者：溫才妃)

標簽： 氧電催化 全固態(tài)鋅—空氣電池器件 自發(fā)硫化技術(shù) 功率密度