由于缓慢的氧还原反应（ORR）动力学和不稳定的锌/电解质界面，设计具有长寿命和高能效的温度自适应锌空气电池（ZAB）具有挑战性。

在此，南开大学Zhen Zhou，高丽大学Yong-Mook Kang通过将含有吡啶N空位的原子分散的Fe-NC催化剂（FeNC-VN）与极化有机水凝胶电解质相结合，设计了准固态ZAB。

文章要点

1）第一性原理计算预测，相邻的 VN 位点有效增强 Fe−Nx 部分的共价性并适度减弱 *OH 结合能，显着提高 ORR 动力学和稳定性。原位拉曼光谱揭示了水性 ZAB 中 FeNC-VN 阴极上*O₂ ^- 和 *OOH 的动态演化，证明 4e- 缔合机制占主导地位。此外，乙二醇调制的有机水凝胶电解质在Zn阳极表面形成亲锌保护层，并定制[Zn(H₂O)₆] ²⁺溶剂化鞘，有效引导Zn²⁺在Zn(002)平面上外延沉积，抑制副反应。

2）组装的准固态 ZAB 在 -20 °C、2 mA cm⁻² 下表现出超过 1076 小时的长寿命，优于大多数报道的 ZAB。

参考文献

Lulu Lyu, et al, Oxygen Reduction Kinetics of Fe−N−C Single Atom Catalysts Boosted by Pyridinic N Vacancy for Temperature-Adaptive Zn−Air Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13111

https://doi.org/10.1021/jacs.3c13111