Green Energy & Environment发表我课题组通过仿生概念构建具有强界面耦合效应的木质独立式集成电极促进可充电锌空气电池双功能性最新成果
近日，Green Energy & Environment（影响因子：IF = 13.3）发表我课题组在可充电锌空气电池领域最新成果。论文题目为“Wood-derived freestanding integrated electrode with robust interface-coupling effect boosted bifunctionality for rechargeable zinc-air batteries”。这项工作中通过活化掺杂辅助界面调控策略构建了由木质N和P掺杂活性炭(NPC)和CoNi层状双氢氧化物(CoNiLDH)组成的独立式集成碳复合材料(CoNiLDH@NPC)。鉴于其大的比表面积和独特的缺陷结构，CoNiLDH@NPC凭借其在2D-3D微纳米结构强的界面耦合效应表现出突出的双功能性。该碳复合材料对于ORR显示0.85V的高半波电势，对于OER在10mA/cm2的电流密度下仅320mV的过电势以及0.70V的超低间隙。特别是基于仿生概念的高度有序的木材开放通道为形成丰富的三相边界提供了巨大的空间，以加速催化过程。因此，以CoNiLDH@NPC直接作为空气电极的锌空气电池显示出高功率密度（水溶液：263 mW cm/cm2，准固态：65.8 mW /cm2）和长效稳定性（水溶液：500小时，准固态：120小时）。该集成式方案为利用生物质资源合理设计高效的独立式空气电极开辟了一条新的途径。
下左图：（a）用木材衍生的空气电极组装的水性ZAB的示意图，（b）开路电位，（c）LSV曲线和相应功率密度图，（d）ASR图，（e）速率放电曲线，（f,g）以CoNiLDH@NPC粉末，CoNiLDH@NPC板以及Pt/C–RuO2组装的水系ZAB的恒电流充放电曲线；插图是由ZAB供电的LED灯，（h）ZAB在最近的报告和本项工作中的性能比较；下右图：（a）用木材衍生的空气电极组装的准固态ZAB的示意图，（b）开路电位，（c）LSV曲线和相应的功率密度图，（d）速率放电曲线，（e）CoNiLDH@NPC平板电极组装的准固态ZAB的恒电流充放电曲线。
论文第一作者为博士生周本基，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gee.2023.12.002