铝空气电池具有高理论能量密度、低成本、环境友好性、铝储量丰富、重量轻等优点，有望成为下一代柔性和可穿戴电子设备的电源。但是，缓慢的氧还原反应（ORR）和空气阴极中不良的界面接触导致性能不令人满意。因此，合理地设计高效性能的氧还原电催化剂，并构建无粘结剂和集成式的空气电极，对柔性铝空气电池发展具有十分重要的意义。

有鉴于此，上海交通大学的孙宝德教授、付超鹏教授等人，通过界面控制，构建了三维氮掺杂泡沫碳包覆Co₃Fe₇纳米合金和Co_5.47N（Co₃Fe₇@Co_5.47N/NCF），作为碱性和中性柔性铝空气电池无粘结剂和集成式的空气正极。

本文要点

1）Co₃Fe₇和Co_5.47N之间独特的界面结构赋予了Co_5.47N和Co₃Fe₇的高氧还原活性，在中性和碱性氧还原性能方面均优于商业化的Pt/C。Co₃Fe₇@Co_5.47N/NCF表现出优异的氧还原性能，其在碱性电解液中的起始电势为1.02 V，在半波中的正半波电势为0.92 V。

2）原位电化学拉曼光谱和密度泛函理论发现，Co₃Fe₇@Co_5.47N/NCF上的ORR过程中间产物为OOH*，M（III）-OH。

3）Co₃Fe₇@Co_5.47N/NCF在碱性介质下具有较高的电催化活性。用这种材料组装的柔性铝空气电池具有199.6 mW cm^-2的功率密度，与传统浇铸空气正极相比，无粘结剂和集成式正极显示出更好的放电性能。

总之，该工作对设计和制备用于柔性铝空气电池的高效电催化剂具有重要的借鉴意义。

参考文献：

Min Jiang et al. Integrated and Binder‐Free Air Cathodes of Co₃Fe₇ Nanoalloy and Co_5.47N Encapsulated in Nitrogen‐Doped Carbon Foam with Superior Oxygen Reduction Activity in Flexible Aluminum‐Air Batteries. Advanced Science, 2020.

DOI: 10.1002/advs.202000747

https://doi.org/10.1002/advs.202000747