吴明在课题组提出开发新型能源存储器件新方案

发布时间:2022-04-26

本网讯(材料科学与工程学院  周乾坤)研究发现,潜水苍蝇的蜡质表皮上覆盖着大量的细毛,其可以形成一层疏水层以捕捉空气。这样,当苍蝇潜入水中时,身体和翅膀周围会形成气泡,以保护它们免受水中盐分和有机污染物的沾染。

我校材料科学与工程学院吴明在教授课题组受仿生学启发,提出空气阴极电催化剂疏水化工程方案,开发新型能源存储器件,使下一代金属-空气电池表现出更高的功率密度输出和循环寿命。

开发兼具机械柔性、高能量密度和优异安全性的微型储能器件对于当前可穿戴电子器件的发展具有重要意义。对于商业化锂电池来说,因使用易燃易爆的有机电解质六氟磷酸锂,高标准封装工艺必不可少,但限制了其机械柔性的实现,同时降低了穿戴体验;微型超级电容器具有功率密度高、充电时间短、循环耐久性长、安全性高、平面电极构型易集成等优点,但其能量密度较低,不能满足实际应用要求。因此,为适应智能穿戴设备的快速发展,新型能源存储器件的开发,成为当前的必然要求。锌空电池具有高能量密度、环境友好及低成本等优势,但其空气阴极上发生的四电子氧还原反应(ORR)较为迟缓,导致其功率密度低并影响其循环稳定性,严重限制了其实际应用。

吴明在教授团队围绕锌空电池空气阴极中多相界面处的氧扩散不足开展了系统的研究,实验测试与理论模拟结果表明,疏水表面设计能够促使空气阴极上形成更多的三相反应界面,促进了氧扩散,使其表现出更高的电催化效率(图)。以疏水化阴极组装出的锌空全电池具有更高的能效和更好的循环耐久性。该研究结果为空气阴极上促进界面反应动力学提供了一种有效策略。

 

图示: Co3O4 NSs阴极催化剂疏水化工程示意图,空气阴极形成更多的三相反应界面,促进了氧扩散

吴明在教授团队相关研究成果发表在国际顶级期刊《德国应用化学》上。金沙7817登录地址_NO.1材料科学与工程学院2020级博士研究生汤坤为第一作者,金沙7817登录地址_NO.1吴明在教授、胡海波教授和济南大学原长洲教授为论文的通讯作者,金沙7817登录地址_NO.1为第一通讯单位。



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