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王康麗/李浩秒EEM：Ni/Fe-NC中心和摻氮3D碳纖維原位耦合，高效催化ORR和OER

隨著柔性電子器件的不斷發(fā)展，柔性儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換器件的發(fā)展引起了人們的極大關(guān)注。從理論上講，可充電鋅-空氣電池由于成本低、能量密度高、操作安全，在柔性電子領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。然而，空氣電極中氧還原/氧析出反應(yīng)(ORR/OER)動(dòng)力學(xué)緩慢，導(dǎo)致大的放電/電荷過電位，嚴(yán)重阻礙了柔性鋅-空氣電池的發(fā)展。

基于此，華中科技大學(xué)王康麗和李浩秒等以二元Ni/Fe-NC納米立方體和碳布上的摻氮碳納米纖維(NCF)為原位偶聯(lián)劑，合成了一種柔性自支撐電極(Ni/Fe-NC/NCF/CC)。

基于Ni-NC和FeNC的協(xié)同催化作用，該二元Ni/Fe-NC催化劑提供了高效的ORR和OER反應(yīng)位點(diǎn)。此外，Ni/Fe-NC與NCF的原位耦合不僅提供了豐富、穩(wěn)定的反應(yīng)位點(diǎn)，而且保證了快速的電子轉(zhuǎn)移和氣體傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了ORR/OER的高效、快速、穩(wěn)定的運(yùn)行；并且柔性無粘結(jié)劑空氣電極避免了粘結(jié)劑的副作用，有利于提高催化性能。

因此，Ni/Fe-NC/NCF/CC電極在50 mA cm^-2電流密度下的OER過電位僅為310 mV；在4 mA cm^-2電流密度下的ORR電位為0.952 V，性能優(yōu)于許多雙功能催化劑。此外，Ni/FeNC/NCF/CC驅(qū)動(dòng)的液態(tài)鋅-空氣電池具有2150次充放電循環(huán)穩(wěn)定性，采用Ni/FeNC/NCF/CC的柔性鋅-空氣電池具有優(yōu)異的機(jī)械性能和105.0 mW cm^-2的高功率密度，顯示出優(yōu)異的電池性能。

此外，由兩個(gè)帶有Ni/FeNC/NCF/CC電極的液體鋅-空氣電池驅(qū)動(dòng)的水分解槽能夠穩(wěn)定地運(yùn)行6h。綜上，該項(xiàng)工作提供了一種簡(jiǎn)單可行的柔性獨(dú)立空氣電極合成方法，拓寬了制備柔性雙功能空氣電極的途徑，在一定程度上推動(dòng)了柔性鋅-空氣電池的發(fā)展。

In Situ Coupling of Highly Dispersed Ni/Fe Metal-NC Sites and N-doped 3D Carbon Fibers toward Free-standing Bifunctional Cathode for Flexible Zinc-air Battery. Energy & Environmental Materials, 2022. DOI: 10.1002/eem2.12541

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