钯茂金属阴极上原子级分散的路易斯酸位点提升了中性锌空气电池的耐用性和能量效率

《Advanced Functional Materials》：Atomically Dispersed Lewis Acid Sites on Pd Metallene Cathode Boosting Durability and Energy Efficiency of Neutral Zn-air Batteries

中性锌空气电池因OH?浓度低和离子导电性差导致氧还原/析氧反应动力学缓慢。本研究通过构建CrO_x/Pd复合材料，利用CrO_x团簇捕获OH?形成局部碱性环境，并优化氧中间体吸附能，使电池过电位差降至0.767 V，能量效率显著提升，循环寿命超20000次，为中性电池催化剂设计提供新方法。

　　

摘要

中性锌-空气电池（ZABs）由于其高理论能量密度、固有的安全性和环保性，成为有前景的储能系统。然而，中性ZABs的广泛应用受到循环稳定性和能量效率不佳的制约，这主要是由于OH^?浓度和离子导电性有限，导致阴极的氧还原/析出反应（ORR/OER）动力学缓慢。本文提出了一种在Pd金属烯（CrO_x/Pd）上构建原子级分散的Lewis酸位点（CrO_x簇）的策略。这些CrO_x簇可以捕获OH^?阴离子，在Pd催化位点形成局部碱性环境。此外，Cr─O─Pd配体的形成及其电子调控能够优化氧中间体的吸附/脱附能量，从而加速双功能催化动力学。所得到的CrO_x/Pd复合材料在中性电解质中的电位差ΔE仅为0.767 V（在10 mA cm^?2电流下的OER过电位与ORR半波电位之间），从而实现了高能量效率。更令人印象深刻的是，该电池的循环寿命超过了20,000次，创下了中性ZAB系统的新纪录。这项工作为设计耐用且高效的双功能电催化剂提供了新方法，以提升中性电解质中金属-空气电池的性能。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。