天大韩晓鹏Angew：空气电极助力高效ZABs和热电效应增强氧电催化

第一作者：Xuerong Zheng和Yanhui Cao

通讯作者：韩晓鹏研究员

通讯单位：天津大学

DOI: 10.1002/ange.202302689

可充电锌-空气电池（ZABs）具有高能量密度、安全性高和低成本等优点，被作为下一代电化学储能器件的候选者。然而，大的充/放电过电位和低的往返能量效率限制了其实际应用。基于此，天津大学韩晓鹏研究员等人报道了一种高效ZABs的设计以及热电效应增强氧气的电催化作用，为利用废热提高ZABs的能效提供了一条有效途径。

1、本文分别以P型Ca₃Co₄O₉和N型CaMnO₃作为充放电热电催化剂，设计出一种呼吸式空气电极配置。由Ca₃Co₄O₉和CaMnO₃热电效应产生的塞贝克电压（Seebeck voltages）协同作用补偿了充/放电过电位。Ca₃Co₄O₉和CaMnO₃在表面上的载流子迁移和积累优化了金属位点的电子结构，从而增强了它们的固有催化活性。

2、当温度梯度为200 ℃时，充/放电电位分别提高了101 mV和90 mV。呼吸空气式ZABs表现出68.1%的显著能量效率，稳定性良好。

图1.呼吸式ZABs的结构设计示意图

图2.热电催化剂的表征

图3.空气电极的电化学性能

图4.理论计算

图5. 呼吸式ZABs的电池性能