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A Composite Bifunctional Oxygen Electrocatalyst for High-Performance Rechargeable Zinc-Air Batteries.
ChemSusChem ( IF 7.5 ) Pub Date : 2019-12-17 , DOI: 10.1002/cssc.201903071 Jia-Ning Liu 1 , Bo-Quan Li 1 , Chang-Xin Zhao 1 , Jia Yu 1 , Qiang Zhang 1
ChemSusChem ( IF 7.5 ) Pub Date : 2019-12-17 , DOI: 10.1002/cssc.201903071 Jia-Ning Liu 1 , Bo-Quan Li 1 , Chang-Xin Zhao 1 , Jia Yu 1 , Qiang Zhang 1
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Rechargeable zinc-air batteries are considered as next-generation energy storage devices because of their ultrahigh theoretical energy density of 1086 Wh kg-1 (including oxygen) and inherent safety originating from the use of aqueous electrolyte. However, the cathode processes regarding oxygen reduction and evolution are sluggish in terms of kinetics, which severely limit the practical battery performances. Developing high-performance bifunctional oxygen electrocatalysts is of great significance, yet to achieve better bifunctional electrocatalytic reactivity beyond the state-of-the-art noble-metal-based electrocatalysts remains a great challenge. Herein, a composite Co3 O4 @POF (POF=framework porphyrin) bifunctional oxygen electrocatalyst is proposed to construct advanced air cathodes for high-performance rechargeable zinc-air batteries. The as-obtained composite Co3 O4 @POF electrocatalyst exhibits a bifunctional electrocatalytic reactivity of ΔE=0.74 V, which is better than the noble-metal-based Pt/C+Ir/C electrocatalyst and most of the reported bifunctional ORR/OER electrocatalysts. When applied in rechargeable zinc-air batteries, the Co3 O4 @POF cathode exhibits a reduced discharge-charge voltage gap of 1.0 V at 5.0 mA cm-2 , high power density of 222.2 mW cm-2 , and impressive cycling stability for more than 2000 cycles at 5.0 mA cm-2 .
中文翻译：
用于高性能可充电锌空气电池的复合双功能氧电催化剂。
可充电锌空气电池被认为是下一代储能设备，因为它们的理论能量密度高达1086 Wh kg-1（包括氧气），并且具有源自使用水性电解质的固有安全性。然而，关于氧还原和放出的阴极工艺在动力学方面是缓慢的，这严重限制了实际电池的性能。开发高性能的双功能氧电催化剂具有重要意义，但要实现超越现有的基于贵金属的电催化剂更好的双功能电催化反应性仍然是一个巨大的挑战。在此，提出了一种复合Co3O4 @ POF（POF =骨架卟啉）双功能氧电催化剂，以构造用于高性能可再充电锌-空气电池的高级空气阴极。如此获得的复合Co3 O4 @POF电催化剂表现出ΔE= 0.74 V的双功能电催化反应活性，优于贵金属基Pt / C + Ir / C电催化剂和大多数报道的双功能ORR / OER电催化剂。当用在可充电锌空气电池中时，Co3 O4 @POF阴极在5.0 mA cm-2时可减小1.0 V的放电-充电电压间隙，在222.2 mW cm-2的高功率密度下具有出色的循环稳定性，超过在5.0 mA cm-2下循环2000次。
更新日期：2020-01-21
中文翻译：
用于高性能可充电锌空气电池的复合双功能氧电催化剂。
可充电锌空气电池被认为是下一代储能设备，因为它们的理论能量密度高达1086 Wh kg-1（包括氧气），并且具有源自使用水性电解质的固有安全性。然而，关于氧还原和放出的阴极工艺在动力学方面是缓慢的，这严重限制了实际电池的性能。开发高性能的双功能氧电催化剂具有重要意义，但要实现超越现有的基于贵金属的电催化剂更好的双功能电催化反应性仍然是一个巨大的挑战。在此，提出了一种复合Co3O4 @ POF（POF =骨架卟啉）双功能氧电催化剂，以构造用于高性能可再充电锌-空气电池的高级空气阴极。如此获得的复合Co3 O4 @POF电催化剂表现出ΔE= 0.74 V的双功能电催化反应活性，优于贵金属基Pt / C + Ir / C电催化剂和大多数报道的双功能ORR / OER电催化剂。当用在可充电锌空气电池中时，Co3 O4 @POF阴极在5.0 mA cm-2时可减小1.0 V的放电-充电电压间隙，在222.2 mW cm-2的高功率密度下具有出色的循环稳定性，超过在5.0 mA cm-2下循环2000次。
京公网安备 11010802027423号