碳纳米纤维负载铁镍合金在锌空气电池中的应用

析氧反应(OER)催化剂在锌空气电池(ZABs)储能过程中起着关键作用。我们开发了一种新型非贵金属基自支撑碳纳米纤维催化剂(Ni_(δ)Fe_(4-δ)-CNF)。首先,以聚乙烯吡咯烷酮、过渡金属乙酸酯、N,N-二甲基甲酰胺为原料,采用静电纺丝法制备了网状前驱体。随后,通过高温退火处理,将其转化为三维(3D)多孔结构材料。合成的Ni_(1)Fe_(1)-CNF催化剂在浓度为1 mol·L^(-1) KOH的电解质溶液中具有较低的起始电位(230 mV)和过电势(280 mV,10 mA·cm^(-2)),性能优于商业RuO_(2)。同时,将Ni_(1)Fe_(1)-CNF催化剂与商业Pt/C催化剂混合,作为空气阴极催化剂组装成ZAB,与商业的RuO_(2)+Pt/C ZAB相比,Ni_(1)Fe_(1)-CNF+Pt/C ZAB具有更高的功率密度(122 mW·cm^(-2))、更低的充电电压以及更好的充放电循环稳定性。

二维sp^(2)碳连接共价有机框架作为无枝晶锂金属电池的人工SEI膜

锂金属负极(LMA)具有前所未有的理论比容量和超低的氧化还原电位,因此锂金属电池(LMBs)得到了广泛的研究.然而,不可控的锂枝晶生长和易碎的固体电解质界面相(SEI)严重阻碍了LMBs的实际商业应用.本文制备了二维sp^(2)碳连接的共价有机框架sp^(2)c-COF,并在LMA表面构建了人工SEI膜,以抑制锂枝晶的形成,并调节界面稳定性.sp^(2)c-COF被设计成沿x和y方向全π共轭的高导电性的结构,从而起到降低界面阻抗、促进Li^(+)通量均匀分布的作用.因此,sp^(2)c-COF改性的对称电池Li^(+)迁移数高达0.85,并且在5mA cm^(-2)电流密度下具有较长的循环寿命(4000 h)和极低的过电位(10 mV).此外还利用原位光学显微镜研究了锂沉积行为,结果表明sp^(2)c-COF能显著提高LMA的界面稳定性.该策略对抑制锂枝晶的形成具有重要的应用价值,可促进COF人工SEI膜的发展.