通过缺陷工程改造的生物质碳和动态镍氧化还原作用实现的高效锌空气电池

《Advanced Materials》：Ultrahigh-Efficiency Zinc-Air Batteries Enabled by Defect-Engineered Biomass Carbon and Dynamic Nickel Redox Mediation

耦合锌空气电池通过氮掺杂缺陷碳催化剂提升氧还原反应活性，采用自适应Ni2+/Ni3+对抑制氧析出反应，实现82%高能量效率和长循环稳定性，为生物质资源催化应用提供新思路。

　　

摘要

耦合锌空气电池（CZABs）在未来的能源存储和转换方案中具有巨大潜力，因为它们能够提高能源效率和功率密度。然而，阴极处缓慢的反应动力学仍然是主要挑战，导致循环不稳定和电池性能不足。在这项研究中，开发了一种合理的界面刻蚀方法，利用廉价的桉树废弃物制备了富含氮和缺陷的碳催化剂。桉树前驱体上暴露出的空间限制效应和含氧官能团促进了吡啶氮（Py-N）配位的重构，从而精确形成了碳空位。这种重构引起了局部电子重新分布，提高了相邻Py-N位点的电荷传输效率，并优化了*O/*OH的吸附-脱附动力学，显著增强了氧还原反应的电催化活性。此外，将自适应的Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原对整合到阴极中，有效减缓了氧气的释放反应，使电压延迟降低了0.12伏。所制备的CZABs在5 mA cm^?2

利益冲突

作者声明没有利益冲突