锌空气电池作为一种很有前途的储能技术，因其安全、清洁、高效而备受关注。然而，由于催化剂表面的缓慢动力学和多步骤质子耦合电子转移过程，空气阴极的氧化和氧还原反应（OER和ORR）性能显著限制了锌空气电池的效率。而阳极钝化通常会降低锌空气电池在硬碱性电解液中的性能。此外，水溶液限制了锌空气电池应用的温度范围。为了解决这些问题，提高锌空气电池的性能，已经开发了几种策略，如制备具有显著OER和ORR活性和优异稳定性的电催化剂，在易用介质(如自然条件)中设计新的锌-空气电池体系，以及调整电解液性质以实现宽温度范围的锌-空气电池应用。
近日，兰州大学席聘贤教授，香港理工大学黄勃龙教授报道了一种制备具有可调钴价态和氧空位的NiCo2O4基介孔纳米片(PNSs)的策略。
文章要点
1）采用两步法制备了NiCo2O4基PNSs。首先，使用溶剂-热法获得了NiCo层状双氢氧化物（NiCoLDH）前驱体。随后，通过氧空位（VO）工程，在相同的升温速率（2 °C min-1）下，将NiCoLDH在300、400和500 °C的空气中煅烧2h，得到了NiCo2O4基PNSs。
2）优化后的NiCo2.148O4 PNSs的平均Co价态为2.3，纳米孔径为4 nm，在10 mA cm−2电流密度下具有超低过电位(190 mV)，在碱性介质中的析氧反应具有长期稳定性（700 h），表现出优异的催化性能。此外，用NiCo2.148O4 PNSs制作的锌空气电池具有83 mW cm−2和910 Wh kg−1的高功率和高能量密度。同时，以NiCo2.148O4 PNSs为空气正极的便携式电池盒在0−35 °C的低温下具有120 h的长期稳定性。
3）密度泛函理论计算表明，电催化剂突出的电子交换和转移活性归因于多孔区表面较低的配位Co位，呈现出与Zn-Air电池体系的费米能级重叠的合并的3d-eg-t2g带。这有利于*OH的吸附，并达到稳定的*O自由基，从而具有较低的过电位。
Jie Yin, et al, NiCo2O4-Based Nanosheets with Uniform 4 nm Mesopores for Excellent Zn–Air Battery Performance, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202001651
https://doi.org/10.1002/adma.202001651
