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「国家杰青」陈义旺领衔!南昌大学袁凯最新AM丨自旋极化增强锌空气电池!

顶刊收割机 2026-07-26 08:30
文章摘要
本文针对可充锌空气电池中氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)动力学迟缓的问题展开研究。研究背景指出,贵金属催化剂虽性能优异但成本高、稳定性差,而传统3d过渡金属合金和金属氧化物各有局限。研究目的旨在通过核壳结构设计,利用自旋极化和磁交换相互作用提升双功能氧电催化性能。研究团队提出高熵MOF衍生的一步热处理策略,利用金属电负性差异可控构筑了氮掺杂碳负载的CoCuNi/ZnMn₂O₄核壳纳米颗粒,实现了单批10克级规模化制备。实验和理论计算共同揭示,核壳界面电子相互作用可调控表面Mn位点价态并诱导高自旋态,使顺磁/反铁磁特征转变为铁磁有序,从而促进*OH吸附/脱附动态平衡,分别将ORR和OER的速率决定能垒降低0.17 eV和0.15 eV。结论表明,该催化剂实现了0.941 V的ORR半波电位和10 mA cm⁻²下430 mV的OER过电位。基于该催化剂的液态锌空气电池实现了244.4 mW cm⁻²峰值功率密度、802.5 mAh g⁻¹比容量和超过450 h稳定循环,8.4 Ah准固态软包电池也实现了200 h运行寿命,证实了该核壳自旋调控策略在高能实用金属空气电池中的巨大潜力。
「国家杰青」陈义旺领衔!南昌大学袁凯最新AM丨自旋极化增强锌空气电池!
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