用于柔性金属空气电池的双功能氧电极

AMwangyaobing柔性储能器件在未来的能源、医疗、国防等领域具有重大的市场需求。金属空气电池因其高能量密度,有望解决目前柔性电子器件能量密度低的难题。然而,空气电池的发展一直受限于氧电极的氧气还原/氧气析出反应催化剂。

近来,中科院福建物构所王要兵教授、美国凯斯西储大学戴黎明教授通过静电纺丝聚酰亚胺纳米纤维膜并高温热解,开发了一种可直接用作金属空气电池氧电极的自支撑碳纳米纤维膜。该材料中掺杂的杂原子氮/氧元素、三维纳米多孔结构在使电极具有丰富的催化活性位点的同时,也保证了传质的顺利进行,赋予其优异的氧气还原和氧气析出催化性能。组装的锌空气电池可达到776 Wh kg−1的能量密度和62%的能量转化效率,同时也表现出良好的循环稳定性。更重要是,这种碳纳米纤维膜由于其柔性,还可直接用作柔性锌空电池的电极。该工作为新型氧电极催化剂以及氧电极的整体设计提供了新思路,有效提高了锌空气电池的能量转化效率,可扩展到其他金属空气电池体系,并且有望应用到可穿戴电子设备上。

相关结果发表于近期Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201506112)上。