双金属氮碳氧电催化剂

锌空电池稳定循环超1000小时

利用宿主-客体空间限域策略构建高密度双金属活性中心，同时提升氧还原与氧析出双功能催化活性及结构稳定性。

刘易斯 · Li, Zongxu · Yonghang, Zeng · 刘美风 · 熊东彬 · 周莉娜 · 杜岳 · 肖遥

Carbon Energy 2025

具体参数

半波电位 (ORR)

{'zh': '0.85', 'en': '0.85'} V

过电位 (OER) @10 mA cm⁻²

{'zh': '1.59', 'en': '1.59'} V

锌空电池开路电压

{'zh': '1.52', 'en': '1.52'} V

峰值功率密度

{'zh': '248.1', 'en': '248.1'} mW cm⁻²

循环稳定性

{'zh': '1000', 'en': '1000'} h

技术优势

双金属位点不团聚

宿主MIL-88B的孔道提供空间限域，使铁和钴在热解中保留在原子级分散的FeN₂-CoN₄位点上。

循环稳过千小时

组装的锌空电池在恒流充放电下稳定循环超过1000 h，源于FeN₂-CoN₄中心在充放电过程中的结构可逆性。

峰值功率够高

248.1 mW cm⁻²的高功率密度来自双金属协同优化中间体吸脱附，使放电时的传质与动力学同时受益。

弯曲下也能用

对应的柔性锌空电池在不同弯曲角度下保持稳定的循环性能，适合可穿戴器件。

应用场景

• 锌空电池阴极：用作锌空电池空气阴极，替代传统Pt/C+IrO₂混合物，同时降低催化剂成本并提升循环寿命。
• 氧还原/氧析出双功能催化剂：在同一电极上高效催化ORR和OER，用于可充电锌空电池的充放电过程。
• 金属空气电池：可作为金属空气电池的氧电极催化剂，兼容液态和柔性电解质体系。
• 柔性锌空电池：在弯曲形变下保持催化稳定性，适合编织进柔性可穿戴电源。
• 燃料电池催化剂：其高效ORR活性可移植到燃料电池阴极，降低贵金属用量。