胡勇课题组在国际纳米能源领域顶级期刊Nano Energy上发表高水平论文
日期: 2020-12-22 作者: 供稿单位: 生化学院

近期,浙江省万人计划科技创新领军人才、省突出贡献中青年专家胡勇教授课题组在国际纳米能源领域顶级期刊Nano Energy(《纳米能源》,IF=16.602)上在线发表研究论文Formation of sandwiched leaf-like CNTs-Co/ZnCo2O4@NC-CNTs nanohybrids for high-power-density rechargeable Zn-air batteries2019级博士研究生颜磊和硕士研究生徐竹莹为共同第一作者,胡勇教授和钟依均教授为通讯作者,浙江师范大学为唯一通讯单位。


随着能源应用需求的快速增长,人们对移动和便携式的下一代先进储能设备提出了更多的要求。锌-空气电池为大规模储能提供了可能的解决方案,其理论能量密度非常高,是现有锂离子技术的五倍。另外,还具有安全、低成本、放电稳定等优点。然而,当前锌-空气电池的功率密度低,极大阻碍其大规模应用。这主要受到了锌空电池空气电极上的氧还原反应(ORR)效率的限制。为了进一步提高其功率密度,需要调控电催化剂的纳米结构与活性位点以提高空气电极中气体 (O2/固体(催化剂)/液体(电解质)三相界面处ORR的反应效率。具体而言,需要设计有利的纳米结构,提供连续的气体扩散通道,持续向活性位点提供O2;设计改善催化剂的每个位点的本征催化活性。

 


胡勇课题组通过构建碳纳米管(CNTs)与碳纳米片交织的三明治结构材料(Co/ZnCo2O4@NC-CNTs),有效提高O2扩散能力和电催化活性表面积;大量的Metal-Nx位点和三价钴显著增强了催化剂的ORROER本征活性。这种从结构到活性位点的多尺度调控策略有效提高了Co/ZnCo2O4@NC-CNTs催化剂的锌-空气电池性能,其峰值放电功率密度高达305 mW cm-2,其充放电电压为0.88 V(充放电电流密度:5 mA cm-2),优于Pt/C催化剂。此外,Co/ZnCo2O4@NC-CNTs材料还具有良好的稳定性,在5 mA cm-2的电流密度下稳定放电>100 hCo/ZnCo2O4@NC-CNTs还可组装成全固态柔性锌空电池,为LED电子设备供电。这些出色的性能使得Co/ZnCo2O4@NC-CNTs材料在储能应用体系中表现出广阔前景。


相关研究成果得到了国家自然科学基金、浙江省“万人计划”科技创新领军人才项目和浙江师范大学自主设计科学研究项目的资助。


论文相关链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520312829


编辑:赵菡婧


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