S,N共掺杂碳纳米纤维电催化剂

锌空电池峰值功率175 mW/cm²

原子级分散Co/Ni活性位搭配S,N掺杂碳纳米纤维网络，显著提升锌空气电池氧还原性能。

Pan, Haoran · Chen, Zhang · 吴佳宾 · Huaiguang, Li · Teng, Zhang · Huang, Xinning · Wenguang, Tu · Yu, Jianglong · Dou, Jinxiao · 陈星星

Chemical Engineering Journal 2024

具体参数

半波电位

{'zh': '0.84', 'en': '0.84'} V

Tafel斜率

{'zh': '57.9', 'en': '57.9'} mV dec⁻¹

功率密度

{'zh': '175', 'en': '175'} mW/cm²

循环圈数

{'zh': '1240', 'en': '1240'}

技术优势

活性位点密度高

静电纺丝构筑的纳米纤维网络结合S,N共掺杂，有效锚定原子级分散的Co/Ni位点，避免团聚，提高单位质量活性位数量。

传质效率高

纳米纤维网络形成多孔结构，有利于氧气和电解液的传输，从而提升反应速率。

析明了催化机理

DFT计算揭示CoN3S1-NiN3S1为关键活性位点，并指出初始质子-电子转移为决速步骤，为理性设计提供指导。

适配多种电池形态

电纺膜催化剂可直接用于纽扣和柔性锌空气电池，满足不同应用场景。

应用场景

• 锌空气电池：用非贵金属催化剂降低锌空气电池成本并提升功率密度。
• 氧还原电催化：提供高性能ORR催化材料，并揭示关键活性位点结构。
• 柔性电池：电纺膜催化剂可直接用于柔性锌空气电池，适应形变需求。
• 金属空气电池：该催化剂可用于锌空气等金属空气电池，提升电化学性能。