科研进展

深圳先进院开发出用于锌-空气电池的高性能钙钛矿催化剂

时间:2021-04-30  来源:材料所 杨蕾 文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,中国科学院深圳先进技术研究院材料所材料界面研究中心李佳副研究员团队提出了一种钙钛矿氧化物晶格收缩策略,实现了锌-空气电池性能的显著提升。相关工作以Lattice Contraction Tailoring in Perovskite Oxides towards Improvement of Oxygen Electrode Catalytic Activity为题发表于国际化工领域权威期刊Chemical Engineering Journal上(影响因子10.652)。论文第一作者是孙雍荣博士,通讯作者为李佳副研究员。 

  随着十四五规划“2030碳达峰,2060碳中和目标的提出,新型清洁能源时代已经来临。作为最具发展前景的电池体系之一的水系锌-空气电池,以其能量密度高、放电稳定、环境友好、安全性高等优点受到各国研究人员的关注。钙钛矿型氧化物(ABO3) 催化剂以活性位点多元化、价格低廉、储量丰富、结构稳定等特点而成为理想的锌-空气电池氧电极催化材料之一,更为重要的是,ABO3的多元化活性位点可同时兼顾氧还原(ORR)和氧析出(OER)催化性能,成为极具前途的双效催化剂之一。 

  目前,ABO3材料催化活性较低、导电性差等问题制约了其商业化进程。基于此,李佳团队将晶格收缩效应用于电催化研究中,采用理论与实验相结合的方式,通过镧系元素Ce的掺杂使得LaCoO3体积由567.5273 收缩到 559.3713。晶格的收缩可有效增加过渡金属Co电子密度,增强Co原子与O原子间的作用力,提高材料的导电性,降低催化反应活化能,从而使得锌-空气电池能量密度及功率密度得到大幅提升,该研究为高性能锌-空气电池的开发提供了新思路。 

  该工作得到了国家自然科学基金,深圳市科技计划、广东省科学院博士引进基金等项目资助。 

  论文链接  

  1 -空气电池示意图及电池性能 

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