李金成等发表可充放电锌空电池研究成果

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可充放电锌空气电池具有价格低廉、安全性能好和能量密度高等优势，在便携式交通工具和能量储存器件应用方面均具有较大的潜力。电池在充放电过程中，阴极将发生氧析出反应(OER)和氧还原反应(ORR)。ORR和OER动力学过程非常缓慢，需要使用高效的双功能氧催化剂来加速其反应速率。碳基非贵金属单原子催化剂是一类理想的ORR催化剂，但其OER性能有限；非贵金属纳米催化剂是一类高效的OER催化剂，但其ORR活性较差。单一组分催化剂不能满足可充放电锌空电池的要求，开发新型高效双功能催化剂应用于可充放电锌空电池备受科研工作者的关注。

       昆明理工大学化学工程学院磷化工团队李金成教授联合中科院金属所刘畅研究员和香港科技大学邵敏华教授等人提出了双相碳催化剂的概念，将单原子催化剂和纳米催化剂的优势结合起来，合成了CNT@SAC-Co/NCP双功能氧催化剂。其中，CNT@SAC单原子相在放电过程中催化ORR，Co/NCP纳米颗粒相在充电过程中加速OER，它们通过高导电性CNT相连，这种“既独立又关联”的结构可以有效降低ORR单原子位点配位结构在强氧化环境（OER过程）中破坏而导致性能的急剧衰减。基于此,以CNT@SAC-Co/NCP为双功能氧催化剂，组装的可充放电锌空电池表现出优异的输出性能（功率达到172 mW cm-2；充放电电压差为0.51 V@5 mA cm-2）和恒流充放电循环稳定性能。
       相关成果近日以“Dual-Phasic Carbon with Co Single Atoms and Nanoparticles as a Bifunctional Oxygen Electrocatalyst for Rechargeable Zn–Air Batteries”为题发表在材料科学领域国际顶级学术期刊Advanced Functional Materials上，昆明理工大学为论文第一完成单位。
       论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202103360


       文章来源：
       李金成，昆明理工大学。2011年本科毕业于中南大学，2017年博士毕业于中国科学院金属研究所，师从碳材料专家成会明院士；2017年至2020年在香港科大霍英东研究院（广州）从事博士后研究工作，合作导师为邵敏华教授；2018年至2019年在美国华盛顿州立大学林跃河教授组从事访问博士后研究工作；2020年底调入昆明理工大学化学工程学院工作。主要从事纳米碳材料和单原子催化剂设计制备及其在燃料电池、金属-空气电池等方面的研究。目前在Energy and Environmental Science, ACS Catalysis, Small Methods, Small等期刊发表第一作者或通讯作者论文18篇，引用次数1800余次，H-index为18；Applied Catalysis B: Environmental, Energy Storage Materials，Chemical Engineering Journal, Carbon等国际期刊审稿人。
       刘畅，中国科学院金属研究所研究员，博士生导师，主要从事碳纳米管的制备、性能与应用探索研究。已发表SCI收录论文160余篇，被引用12000余次。获得专利授权40余项。在国际、国内学术会议上作邀请报告40余次。